Curso - Licenciatura em Física – EAD
Profa. Dra. Ana Paula Andrade
Universidade Estadual de Santa Cruz
Ilhéus - Bahia
Física Moderna
Aula 1 – Introdução
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Nesta disciplina...
Século XX => novos conceitos:
- espaço, tempo, posição, trajetória, simultaneidade,
medida e causalidade
abra a sua mente e, consequentemente, desfrutar desta
nova janela de conhecimento, a física moderna!
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1. A Teoria da Relatividade Especial
2. Quantização de Energia, Ondas e Partículas
3. A Física dos Átomos
4. A Mecânica Quântica
5. Aplicações da Mecânica Quântica
Unidades
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Unidade 1 - Teoria da Relatividade Especial
conceito de espaço e tempo relativos;
os postulados da relatividade;
contração de Lorentz e dilatação do tempo;
transformações relativísticas;
massa de repouso e energia relativística.
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- O Termo física moderna?
- conjunto de teorias desenvolvidas a partir do século
XX, tendo por base a teoria da relatividade e a teoria
quântica.
Moderna X Clássica
teoria da relatividade => altas energias
teoria quântica => pequenas dimensões
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Segundo a teoria newtoniana: massa + força
=> conhecer o estado dinâmico do sistema em
qualquer instante futuro, em termos de seu estado inicial
O que diz a física clássica?
Sistema mecânico é completamente descrito por
meio das coordenadas da partícula
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uma partícula de massa m, em movimento sob a influência da força , tratada em
termos de dois sistemas de referência, sistema S e sistema S’, sendo que o sistema S
se move com velocidade v em relação ao sistema S’.
F
Definição: os tempos t e t’ medidos nos
respectivos referenciais são ambos nulos no
instante em que o plano y’z’ coincide com o
plano yz. => coincidência na origem!
S S’
S’ => x’, y’, z’, t’
S => x, y, z, t
Definição: os eixos x’ e x sejam
colineares e que o sentido de v,
por construção, é o sentido
positivo destes eixos.
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S S’
Movimento da partícula => composição de velocidades!
Estas relações são conhecidas como transformação galileana
x = x’ + vt x’ = x – vt
y = y’
z = z’
t = t’
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Se os zeros da escala de tempo são, por definição, iguais
em algum instante e posição:
t = 0 e t’ =0 (coincidência entre os planos yz e y’z’ )
O que diz a física clássica?
=> as duas escalas de tempo permanecerão as mesmas para
todos os instantes e todas as posições, ou seja,
t = t’ para todo sempre!
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O que diz a física clássica?
Analogamente => e
0
... de acordo com a transformação galileana: x = x’ + vt
- Portanto:
Mecânica clássica => equação de movimento:
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O que diz a física clássica?
Equação de movimento da mecânica clássica é
invariante frente as transformações de Galileu!
- Equações de movimento são equivalentes
=> o comportamento de ambos os sistemas serão
idênticos!
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É sempre assim?
Propagação de uma onda eletromagnética?
=> descrição pelas equações de Maxwell
Ao contrário das equações de Newton, as equações de
Maxwell não são invariantes às transformações de Galileu
=>mudam de forma matemática quando submetidas às
transformações galileanas
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Mas o que acontece com a luz?
Se a fonte de luz estiver se movendo?
=> composição de velocidades?
Movimento de rotação da Terra?
- velocidades distintas para a luz em direções distintas?
Resposta: Experimento de Michelson- Morley
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=> medir a velocidade da luz em duas direções
perpendiculares a partir de um sistema de referência fixo à
Terra.
- construíram um interferômetro com sensibilidade
suficiente para detectar uma possível diferença de
velocidade da luz associada ao movimento da Terra
Experimento de Michelson-Morley
Resultado: nenhuma variação foi observada!
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Experimento de Michelson- Morley
A velocidade da luz é a mesma para todos os observadores
inerciais, não importando o movimento da fonte nem do
observador!
Einstein optou por modificar as transformações de Galileu!
=> as transformações de Galileu são incompatíveis
com a teoria eletromagnética
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O que diz a física moderna?
Unidade 1 .
Teoria da Relatividade Especial
Bom estudo!!!
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