Física Teorica

                      O Efeito Doppler

O Efeito Doppler é observado nas ondas quando emitidas ou refletidas por um objeto que está em movimento com relação ao observador. Foi-lhe atribuído este nome em homenagem a Johann Christian Andreas Doppler, que o descreveu teoricamente pela primeira vez em 1842.¹ A primeira comprovação foi obtida pelo cientista Buys Ballot, em 1845, numa experiência em que uma locomotiva puxava um vagão com vários trompetistas.¹
Este efeito é percebido claramente no som (que é um tipo de onda mecânica) quando uma ambulância em alta velocidade passa por nós, percebemos que o tom, em relação ao emitido, fica mais agudo durante a sua aproximação, idêntico no momento da passagem e grave quando a ambulância começa a se afastar do observador. Graças também ao conhecimento deste efeito podemos determinar a velocidade e a direção do movimento de muitas estrelas, uma vez que a luz também se propaga em ondas.²
Em ondas eletromagnéticas, este mesmo fenômeno foi descoberto de maneira independente, em 1848, pelo francês Hippolyte Fizeau. Por este motivo, o efeito Doppler também é chamado efeito Doppler-Fizeau.³

 

                   Teoria das cordas

A teoria das cordas (ou teoria das supercordas) é um modelo físico cujos blocos fundamentais são objetos extensos unidimensionais, semelhantes a uma corda, e não pontos sem dimensão (partículas), que eram a base da física tradicional. Por essa razão, as teorias baseadas na teoria das cordas podem evitar os problemas associados à presença de partículas pontuais (entenda-se de dimensão zero) em uma teoria física tradicional, como uma densidade infinita de energia associada à utilização de pontos matemáticos. O estudo da teoria de cordas tem revelado a necessidade de outros objetos que não propriamente cordas - incluindo pontos, membranas e outros objetos de dimensões mais altas.
O interesse na teoria das cordas é dirigido pela grande esperança de que ela possa vir a ser uma teoria de tudo. Ela é uma possível solução do problema da gravitação quântica e, adicionalmente à gravitação, talvez possa naturalmente descrever as interações similares ao eletromagnetismo e outras forças da natureza. As teorias das supercordas incluem os férmions, os blocos de construção da matéria. Não se sabe ainda se a teoria das cordas é capaz de descrever o universo como a precisa coleção de forças e matéria que nós observamos, nem quanta liberdade para escolha destes detalhes a teoria irá permitir. Nenhuma teoria das cordas fez alguma nova predição que possa ser experimentalmente testada.
Trabalhos na teoria das cordas têm levado a avanços na matemática, principalmente em geometria algébrica. A teoria das cordas tem também levado a novas descobertas na teoria da supersimetria que poderão ser testadas experimentalmente pelo Grande Colisor de Hádrons. Os novos princípios matemáticos utilizados nesta teoria permitem aos físicos afirmar que o nosso universo possui 11 dimensões: 3 espaciais (altura, largura e comprimento), 1 temporal (tempo) e 7 dimensões recurvadas (sendo a estas atribuídas outras propriedades como massa e carga elétrica, por exemplo), o que explicaria as características das forças fundamentais da natureza.^{nota 1}
O estudo da chamada teoria das cordas foi iniciado na década de 60 e teve a participação de vários físicos para sua elaboração. Essa teoria propõe unificar toda a física e unir a Teoria da relatividade e a Teoria Quântica numa única estrutura matemática. Embora não esteja totalmente consolidada, a teoria mostra sinais promissores de sua plausibilidade.

                     Leis de Newton

As leis de Newton são as leis que descrevem o comportamento de corpos em movimento, formuladas por Isaac Newton. Descrevem a relação entre forças agindo sobre um corpo e seu movimento causado pelas forças. Essas leis foram expressas nas mais diferentes formas nos últimos três séculos.

Isaac Newton publicou estas leis em 1687, no seu trabalho de três volumes intitulado Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica. As leis explicavam vários comportamentos relativos ao movimento de objetos físicos.
Newton usando as três leis, combinadas com a lei da gravitação universal, demonstrou as Leis de Kepler, que descreviam o movimento planetário. Essa demonstração foi a maior evidência a favor de sua teoria sobre a gravitação universal.
PRIMEIRA LEI DE NEWTON:

Lei I: Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em uma linha reta, a menos que seja forçado a mudar aquele estado por forças aplicadas sobre ele.

Em uma pista de boliche infinita e sem atrito a bola não pararia até que uma força contrária ao movimento fosse efetuada.

Conhecida como princípio da inércia, a primeira lei de Newton afirma que: se a força resultante (o vetor soma de todas as forças que agem em um objeto) é nula, logo a velocidade do objeto é constante. Consequentemente:

• Um objeto que está em repouso ficará em repouso a não ser que uma força resultante aja sobre ele.
• Um objeto que está em movimento não mudará a sua velocidade a não ser que uma força resultante aja sobre ele.

Newton apresentou a primeira lei a fim de estabelecer um referencial para as leis seguintes. A primeira lei postula a existência de pelo menos um referencial, chamado referencial newtoniano ou inercial, relativo ao qual o movimento de uma partícula não submetida a forças é descrito por uma velocidade (vetorial) constante.

“

Em todo universo material, o movimento de uma partícula em um sistema de referência preferencial Φ é determinado pela ação de forças as quais foram varridas de todos os tempos quando e somente quando a velocidade da partícula é constante em Φ. O que significa, uma partícula inicialmente em repouso ou em movimento uniforme no sistema de referência preferencial Φ continua nesse estado a não ser que compelido por forças a mudá-lo.

”

As leis de Newton são válidas somente em um referencial inercial. Qualquer sistema de referência que está em movimento uniforme respeitando um sistema inercial também é um sistema referencial,i.e. Invariância de Galileu ou o princípio da relatividade Newtoniana.
A lei da inércia aparentemente foi percebida por diferentes cientistas e filósofos naturais independentemente.
SEGUNDA LEI DE NEWTON:

Lei II: A mudança de movimento é proporcional à força motora imprimida, e é produzida na direção de linha reta na qual aquela força é imprimida.9

”

A segunda lei de Newton, também chamada de princípio fundamental da dinâmica,³ afirma que a força resultante em uma partícula é igual a razão do tempo de mudança do seu momento linear em um sistema de referência inercial:

Esta lei conforme acima apresentada tem validade geral, contudo, para sistemas onde a massa é uma constante, esta grandeza pode ser retirada da derivada, o que resulta na conhecida expressão muito difundida no ensino médio ^{10 11 12} :

onde é a força resultante aplicada, m é a massa (constante) do corpo e é a aceleração do corpo. A força resultante aplicada a um corpo produz uma aceleração a ela diretamente proporcional.
Em casos de sistemas à velocidades constantes e massa variável, a exemplo um fluxo constante de calcário caindo sobre uma esteira transportadora em indústrias de cimento, a velocidade pode ser retirada da derivada e a força horizontal sobre a esteira pode ser determinada como:

.

onde é a velocidade constante da esteira e é a taxa temporal de depósito de massa sobre esta.
Em casos mistos onde há variação tanto da massa como da velocidade - a exemplo do lançamento do ônibus espacial, ambos os termos fazem-se necessários.
A segunda lei de Newton em sua forma primeira, , ainda é válida mesmo se os efeitos da relatividade especial forem considerados, contudo no âmbito da relatividade a definição de momento de uma partícula requer alteração, sendo a definição de momento como o produto da massa de repouso pela velocidade válida apenas no âmbito da física clássica.

Impulso

Um impulso ocorre quando uma força age em um intervalo de tempo Δt, e é dado por:^{13 14}

Já que força corresponde à derivada do momento no tempo, não é difícil mostrar que:

Trata-se do teorema do impulso variação da quantidade de movimento, muito útil na análise de colisões e impactos.

SISTEMAS DE PARTÍCULAS E MASSA VARIÁVEL

Sistemas de massa variável, como um foguete queimando combustível e ejetando partes, não é um sistema fechado, com massa constante, e não pode ser tratado diretamente pela segunda lei conforme geralmente apresentada nos cursos de ensino médio, .
O raciocínio, dado em An Introduction to Mechanics de Kleppner e Kolenkow, e outros textos atuais, diz que a segunda lei de Newton nesta forma se aplica fundamentalmente a partículas. Na mecânica clássica, partículas tem por definição massa constante. No caso de um sistema de partículas bem definido, contudo ainda com massa constante, mostra-se que esta forma da lei de Newton pode ser estendida ao sistema como um todo, tendo-se então que:

onde refere-se à soma das forças externas sobre o sistema, M é a massa total do sistema, e é a aceleração do centro de massa do sistema.
Para um sistema com massa variável puntual ou tratado como tal em vista da definição de centro de massa, a equação geral do movimento é obtida mediante a derivada total encontrada na segunda lei em sua forma primeira:

onde é a velocidade instantânea da massa sobre o qual se calcula a força e corresponde à massa em questão, ambas no instante t em consideração.
Em análise de lançamento de foguetes é comum expressar-se o termo associado à variação de massa não em função da massa e da velocidade do objeto mas sim em função da massa ejetada e da velocidade desta massa ejetada em relação ao centro de massa do objeto (nave) e não em relação ao referencial escolhido. é pois a velocidade relativa da massa ejetada em relação ao veículo que a ejeta. Mediante tais considerações mostra-se que:

O termo no lado direito, conhecido geralmente como o empuxo , corresponde à força atuando no foguete em um dado instante devido à ejeção da massa com velocidade (em relação à nave) devido à ação de seus motores, e o temo à esquerda, , à força total sobre a nave, incluso qualquer força externa que por ventura esteja simultaneamente atuando sobre o projétil - a saber a força de atrito do ar, ou outra. Vê-se pois que, em termos de diferenciais, a força total F sobre a nave é:

Para um caso ideal sem atrito tem-se pois que:

ou seja, a força a impelir a massa m para frente é devida apenas à ejeção de massa proporcionada pelos seus foguetes para trás (lembre-se que e têm sentidos opostos, contudo é negativo, pois a massa diminui com o tempo).

                       Terceira Lei de Newton

Lei III: A toda ação há sempre uma reação oposta e de igual intensidade: ou as ações mútuas de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e dirigidas em sentidos opostos.

A Terceira lei de Newton, ou Princípio da Ação e Reação, diz que a força representa a interação física entre dois corpos distintos ou partes distintas de um corpo. Se um corpo A exerce uma força em um corpo B, o corpo B simultaneamente exerce uma força de mesma magnitude no corpo A— ambas as forças possuindo mesma direção, contudo sentidos contrários. Como mostrado no esquema ao lado, as forças que os esquiadores exercem um sobre o outro são iguais em magnitude, mas agem em sentidos opostos. Embora as forças sejam iguais, as acelerações de ambos não o são necessariamente: quanto menor a massa do esquiador maior será sua aceleração.
As duas forças na terceira lei de Newton têm sempre a mesma natureza. A exemplo, se a rua exerce uma força ação para frente no pneu de um carro acelerando em virtude do atrito entre este pneu e o solo, então também é uma força de atrito a força reação que empurra o asfalto para trás.
De forma simples: a força é a expressão física da interação entre dois entes físicos: há sempre um par de forças a agir em um par de objetos, e não há força solitária sem a sua contra-parte. As forças na natureza aparecem sempre aos pares e cada par é conhecido como uma par ação - reação.
Newton usou suas leis para obter a Lei da Conservação do Momento Linear¹⁸ no entanto por uma perspectiva mais profunda, a conservação do momento linear é a ideia mais fundamental (obtida pelo Teorema de Noether da invariância de Galileu), sendo mantida em casos onde a terceira lei de Newton aparentemente falha, por exemplo quando há ondas eletromagnéticas envolvidas ou em alguns tópicos associados à mecânica quântica.

Importância e validade

As leis de Newton foram testadas por experimentos e observações por mais de 200 anos, e elas são se não precisas, pelo menos uma excelente aproximação quando restritas à escalas de dimensão e velocidades encontradas no nosso cotidiano. As leis do movimento, a lei da gravitação universal e as técnicas matemáticas atreladas provêm em um primeiro momento uma boa explicação para quase todos os fenômenos físicos observados no dia-a-dia de uma pessoa normal. Do chute em uma bola à construção de casas e edifícios, do vôo de aviões ao lançamento de satélites, as leis de Newton caem como uma luva.
Contudo, as leis de Newton (combinadas com a gravitação universal e eletrodinâmica clássica) são inapropriadas em circunstâncias que ultrapassam os limites de velocidades e dimensões encontradas no dia-a-dia, notavelmente em escalas muito pequenas como a atômica e em altas velocidades como a das partículas carregadas em aceleradores de partículas. Houve a necessidade, pois, de se expandir as fronteiras do conhecimento com teorias mais abrangentes que as da mecânica de Newton.
Na relatividade especial, o fator de Lorentz deve ser incluído na expressão para a dinâmica junto com massa de repouso. Sob efeitos de campos gravitacionais muito fortes, há a necessidade de usar-se a relatividade geral. Em velocidades comparáveis à velocidade da luz, a segunda lei mantém-se na forma original , o que indica que a força é derivada temporal do momento do objeto, contudo a definição do que vem a ser momento sofre consideráveis alterações.
Em mecânica quântica conceitos como força, momento linear e posição são definidos por operadores lineares que operam no estado quântico. Na mecânica quântica não relativística, ou seja, em velocidades que são muito menores do que a velocidade da luz, as ideias de newton mostram-se ainda tão exatas frente a estes operadores como são para objetos clássicos. Contudo ao considerarem-se velocidades próximas à da luz em dimensões tão diminutas como as aqui consideradas, tal afirmação não pode mais ser feita, e em verdade a teoria associada à "mecânica quântica relativística" ainda não está completamente consolidada, sendo alvo de grandes pesquisas por parte dos físicos atuais.

                     Big Bang

O Big Bang, também por vezes denominada em português como a Grande Explosão , é a teoria cosmológica dominante do desenvolvimento inicial do universo (Ver também: Big Bang Frio). Os cosmólogos usam o termo "Big Bang" para se referir à ideia de que o universo estava originalmente muito quente e denso em algum tempo finito no passado e, desde então tem se resfriado pela expansão ao estado diluído atual e continua em expansão atualmente. A teoria é sustentada por explicações mais completas e precisas a partir de evidências científicas disponíveis e da observação. De acordo com as melhores medições disponíveis em 2010, as condições iniciais ocorreram por volta de 13,3 a 13,9 bilhões de anos atrás.
Georges Lemaître propôs o que ficou conhecido como a teoria Big Bang da origem do Universo, embora ele tenha chamado como "hipótese do átomo primordial". O quadro para o modelo se baseia na teoria da relatividade de Albert Einstein e hipóteses simplificadoras (como homogeneidade e isotropia do espaço). As equações principais foram formuladas por Alexander Friedmann. Depois Edwin Hubble descobriu em 1929 que as distâncias de galáxias distantes eram geralmente proporcionais aos seus desvios para o vermelho, como sugerido por Lemaître em 1927. Esta observação foi feita para indicar que todas as galáxias muito distantes e aglomerado de galáxias têm uma velocidade aparente diretamente para fora do nosso ponto de vista: quanto mais distante, maior a velocidade aparente. Se a distância entre os aglomerados de galáxias está aumentando hoje, todos deveriam estar mais próximos no passado. Esta idéia tem sido considerada em detalhe volta no tempo para as densidades e temperaturas extremas, e grandes aceleradores de partículas têm sido construídos para experimentar e testar tais condições, resultando em significativa confirmação da teoria, mas estes aceleradores têm capacidades limitadas para investigar em tais regimes de alta energia. Sem nenhuma evidência associada com a maior brevidade instantânea da expansão, a teoria do Big Bang não pode e não fornece qualquer explicação para essa condição inicial, mas sim, que ela descreve e explica a evolução geral do Universo desde aquele instante. As abundâncias observadas de elementos leves em todo o cosmos se aproximam das previsões calculadas para a formação destes elementos de processos nucleares na expansão rápida e arrefecimento dos minutos iniciais do Universo, como lógica e quantitativamente detalhado de acordo com a nucleossíntese do Big Bang.
Fred Hoyle é creditado como o criador do termo Big Bang durante uma transmissão de rádio de 1949. Popularmente é relatado que Hoyle, que favoreceu um modelo cosmológico alternativo chamado "teoria do estado estacionário", tinha por objetivo criar um termo pejorativo, mas Hoyle explicitamente negou isso e disse que era apenas um termo impressionante para destacar a diferença entre os dois modelos. Hoyle mais tarde ajudou consideravelmente no esforço de compreender a nucleossíntese estelar, a via nuclear para a construção de alguns elementos mais pesados até os mais leves. Após a descoberta da radiação cósmica de fundo em 1964, e especialmente quando seu espectro (ou seja, a quantidade de radiação medida em cada comprimento de onda) traçou uma curva de corpo negro, muitos cientistas ficaram razoavelmente convencidos pelas evidências de que alguns dos cenários propostos pela teoria do Big Bang devem ter ocorrido.

                         Bazinga

Fórmula

Ba-Z-I-N-Ga

Esta é composição química altamente volátil e muito utilizada para provocar risos. Ela é composta pelos elementos abaixo listados.

Ba: Bário, de número atómico 56, é um alcalino terroso é usado em tintas, vidros e foguetes pirotécnicos.

Z: Zuuniun é um raro elemento metálico característico do planeta zuun. Sua radiação concede supervelocidade, superforça e habilidades acrobáticas ao invés de câncer.

I: Iodo é um não metal da família dos halogêneos, tem numero atômico 53. É muito usado na fotografia e na medicina.

N: Nitrogênio, tem numero atômico 14, é o 5º elemento mais abundante do universo é forma 72% da atmosfera terrestre.

Ga: Gálio tem número atómico 31, é um metal. É utilizado em espelhos e ligas metálicas.

 

FONTES USADAS PARA OS SEGUINTES ARTIGOS: Wikipedia e Redbug

                     Teoria do gato de schoroginger


Em um dos episódios do final da 1ª temporada, Sheldon cita o experimento de Schrodinger para ilustrar sua “teoria” sobre o relacionamento de Penny e Leonard para aconselhá-la. Ele diz:

“Bem,, em 1935, Erwin Schrodinger, ao tentar explicar a interpretação de Copenhaguen da Física Quântica, ele propôs um experimento em que um gato é colocado em uma caixa com um recipiente fechado de veneno,, que se quebraria em um momento aleatório. Já que ninguém sabe quando o veneno será liberado, ate que q caixa seja aberta, o gato pode ser considerado tanto vivo quanto morto. Assim como o gato de Schrodinger, o seu possível relacionamento com o Leonard pode ser considerado tanto bom, quanto ruim. você só vai descobrir ao abrir a caixa. “

 O gato de Schrödinger (O gato está morto ou vivo?) é uma experiência formulada apenas em teória, frequentemente descrita como paradoxo. De acordo com Schrödinger, a interpretação de Copenhagen implica que o gato permaneça tanto vivo quanto morto até que a caixa seja aberta. Schrödinger não desejava promover a idéia dos gatos vivos-e-mortos como uma possibilidade séria – muito pelo contrário. O experimento em pensamento serve para ilustrar a bizarrice da mecânica quântica e da matemática necessária para descrever estados quânticos.