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FISIQUIPÉDIA - Físico-Química / 8.º ano

Como medir a velocidade da luz na cozinha



A luz é mesmo muito rápida…A luz é mesmo muito rápida…

~ 300 km Um carro demoraria ~ 3 horas…

O som demoraria ~ 15 minutos!

A luz demoraria 0,001 s = 1 ms!


A velocidade da luzA velocidade da luz

Devido ao enorme valor da velocidade da luz, foi muito difícilestabelecer que a luz não era instantânea. Era preciso medircom grande precisão um intervalo de tempo bastante pequeno, correspondente à propagação da luz por distâncias na ordemdos metros ou dos quilómetros.

Galileu terá sido um dos primeiros a tentar fazer uma experiência para medir a velocidade da luz: Galileu destapava uma lanterna e, a uma certa distância, um colaborador destapava a sua lanterna quando via o clarão. Galileu tentou medir o intervalo de tempo entre os dois clarões.

Com a precisão de que dispunha, Galileu foi incapaz de estabelecer que a velocidade da luz era finita, mas soube reconhecer que a sua experiência tinha grandes fontes de erro!


Ole Rømer foi o primeiro a ter medido um valor finito para a velocidade da luz, em 1676, através de observações dos eclipses da lua de Júpiter, Io. Obteve cerca de 220.000 km/s – já 75% do valor correto!

A primeira medição da velocidade da luzA primeira medição da velocidade da luz


AB

Rømer notou que ao longo do ano, Io parecia emergir de eclipse por detrás de Júpiter adiantada ou atrasada relativamente ao que se esperava.

Quando a Terra estava, por exemplo, na posição A – mais próxima de Júpiter –, a luz de Io chegava antes do que acontecia quando a Terra estava na posição B – mais longe de Júpiter.

Se a luz tivesse uma velocidade infinita isto não aconteceria – só se poderia perceber este resultado se a luz demorasse algum tempo a ir de A até B. Conhecendo o tamanho da órbita da Terra, Rømer foi capaz de calcular um valor para a velocidade da luz.

A primeira medição da velocidade da luzA primeira medição da velocidade da luz


Para efetuar as medições, Fizeau disparou um feixe de luz branca do seu laboratório em Montmartre em direção a um espelho, a 8,5 km de distância – a luz era refletida e, ao regressar ao laboratório, passava por uma roda dentada cuja velocidade de rotação era controlada. A interferência daí resultante permitia medir a velocidade da luz.

Experiências na Terra…Experiências na Terra…

Medir a velocidade da luz na Terra tornou-se possível com o desenvolvimento de instrumentos mais precisos – sobretudo o grande desenvolvimento na ótica ocorrido no século XIX.

A experiência de Fizeau-Foucault (1849) já atingiu uma precisão de 5% no valor da velocidade da luz.


MATERIAL NECESSÁRIO:

+ +

… incluindo na nossa cozinha!… incluindo na nossa cozinha!

COMO FAZER:

Retira o prato do micro-ondas e coloca a tablete de chocolate em cima de uma caixa de plástico, alinhada com o forno.

Liga o forno micro-ondas durante cerca de 10 segundos (o tempo e a intensidade poderão variar de forno para forno, bem como a posição da tablete).

Vais notar que o chocolate só derreteu em duas ou três zonas específicas. Mede a distância entre duas dessas zonas.


Como se tira daqui o valorda velocidade da luz?


As micro-ondas dentro do forno são um exemplo de ondas estacionárias: devido à reflexão nas paredes do forno, a posição dos máximos da onda é sempre igual!

É por isso que a tablete só derrete em zonas específicas, e é por isso que o forno tem de ter um prato giratório, para distribuir o calor!

Agora consulta as especificações técnicas do forno de micro-ondas – vais reparar que, entre outras informações, é dada a frequência (f) da radiação, que poderá variar consoante o forno (não confundir com os 50 Hz de frequência da corrente elétrica).


fv

Devido à reflexão das ondas, a distância entre dois picos que mediste é metade do comprimento de onda. λ

λ/2

Sabendo a frequência f e o comprimento de onda λ, é fácil determinar a velocidade da luz:

ATENÇÃO: se não obtiveres um valor exato para a velocidade da luz, tenta perceber porquê.

•Será que as ondas dentro do forno são exatamente estacionárias?

•A frequência é exatamente a que está indicada?

•A distância entre os dois máximos de intensidade está bem definida?




Alguns sites com informações adicionais sobre a medição da velocidade da luz:

http://www.colorado.edu/physics/2000/waves_particles/lightspeed_evidence.html

http://galileoandeinstein.physics.virginia.edu/lectures/spedlite.html

http://www.speed-light.info/measurement.htm#Galileo

Alguns vídeos mostrando a experiência:

http://www.youtube.com/watch?v=b68j0L3CeGw

http://www.youtube.com/watch?v=7WXW2bBWBEg

Para saber mais…Para saber mais…

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