O UNIVERSO

O Universo dos Babilônios e Egípcios

http://www.mukto-mona.com/new_site/mukto-mona/Articles/brent_meeker/cosmology.htm

O Universo de Leucipo (~450 a.C.) e Demócrito (~430 a.C.)

Leucipo Demócrito

Dante and the Early Astronomers; Orr, M. A.; Evershed Mrs. John; 1913

O Universo dos Pitagóricos

Pitágoras (~570-495 a.C.) Filolau (~470-385 a.C.)

Dante and the Early Astronomers; Orr, M. A.; Evershed Mrs. John; 1913 http://www.ddtwo.org/~cjackson/pythagoras/pythagoras.html

O Universo de Aristóteles (~384-322 a.C.) e Ptolomeu (90-168)

Aristóteles Ptolomeu

O Universo de Aristarco (~310-230 a.C.)

http://outreach.atnf.csiro.au/education/senior/cosmicengine/classicalastronomy.html

O Universo de Copérnico (1473-1543) e de Kepler (1571-1630)

http://www.physicsoftheuniverse.com/dates.html

GALILEO GALILEI (1564-1642)

Experimentos com o plano inclinado

http://www.valdiraguilera.net/historia-do-movimento.html

h = 0

Trajetória de projéteis

Aristóteles (Burridan) Galileo

http://www.mlahanas.de/Greeks/AristotlePhysics.htm Esboços de Galileo

ISAAC NEWTON (1643-1727)

Força gravitacional Terrestre

(A) e (B) trajetórias parabólicas; (C) órbita em trajetória circular; (D) órbita em trajetória elíptica;

(E) escape em trajetória hiperbólica

Postulados (Relatividade de Newton)

O espaço é absoluto: “O espaço absoluto permanece, por sua própria natureza e sem relação a qualquer coisa externa, sempre similar e imóvel”

O tempo é absoluto: “O tempo absoluto matemático e verdadeiro flui, por si só e por sua própria natureza, de forma homogênea e sem relação com qualquer coisa externa”

Leis Universais do Movimento (Leis de Newton)

Lex I: Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi uniformiter in directum, nisi quatenus a viribus impressis cogitur statum illum mutare.

Lex II: Mutationem motis proportionalem esse vi motrici impressae, etfieri secundum lineam rectam qua vis illa imprimitur.

Lex III: Actioni contrariam semper et aequalem esse reactionem: sine corporum duorum actiones in se mutuo semper esse aequales et in partes contrarias dirigi.

Lei da Gravitação Universal

A VELOCIDADE DA LUZ

Galileo Galilei

Experimentos com lamparinas em topos de montes

c = infinita !!!

Ole Christensen Rømer (1676)

Eclipses de Io (lua de Júpiter)

c = 2,1 .108 m/s

t (medido) = 22 min (instrumento de baixa precisão)

t (real) = 17 min

Publicação original de Rømer

James Bradley (1728)

Aberração das estrelas

c = 3,03 .108 m/s

medidas envolvendo ângulos (instrumentos mais precisos)

http://www.relativitycalculator.com/star_aberration.shtml

Hippolyte Fizeau (1849)

Primeira medida da valocidade da luz na Terra

Sistema com espelhos e roda dentada em rotação

detecção bastante simples e precisa

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Fizeau.JPG

LUZ: ONDA OU PARTÍCULA?

filósofos antigos

adeptos do atomismo

luz é um fogo visual composto de minúsculas partículas com propriedades individuais, como por exemplo a cor

Pitágoras (~570-495 a.C.)

visão é causada exclusivamente por algo emitido pelo olho

Aristóteles (384-322 a.C.)

um dos primeiros a adotar a natureza ondulatória da luz

luz é uma espécie de fluído imaterial que chega aos nossos olhos, vindo dos objetos visíveis, através de ondas

Euclides (~330-270 a.C.)

partidário e grande defensor da teoria pitagórica

leis da reflexão da luz

René Descartes (1596-1650); Willebrord Snellius (1580-1626)

luz é uma emissão de caráter corpuscular ligada a uma emissão vibratória

luz não possui um caráter material, mas sim o meio através do qual a luz se propaga – o éter luminoso

lei da refração da luz

padre Francesco Grimaldi (1618-1663)

sombra de um objeto delgado em uma câmara escura provocada por uma luz forte ao atravessar um pequeno orifício: “um corpo luminoso pode tornar-se obscuro quando se acrescente luz à luz que recebe”

fenômeno da difração da luz

concepção ondulatória da luz

prisma: “essas diferenças de cor são produzidas pelas vibrações de um fluído que atua sobre o olho com velocidades diferentes, assim como a diversidade dos sons é devido à vibração do ar de rapidez desigual”

Robert Hooke (1635-1703)

o movimento da luz é produzido por ondas perpendiculares à linha de propagação

teoria não foi aceita na época

suas contribuições à ótica ficaram à sombra dos Grandes da época: Huygens e Newton

Christiaan Huygens (1629-1695)

luz emitida por um corpo colide com as partículas do meio a sua volta, que transmitirão seu movimento em sucessivas colisões como se fossem bolas elásticas

Luz se propaga de forma análoga ao som; meio de propagação: éter luminoso

teoria ondulatória explica as propriedades óticas até então observadas para a luz: propagação em linha reta; reflexão, refração

para explicar a Lei da Refração: a luz, ao passar de um meio menos denso a um mais denso, diminui sua velocidade

1691: Tratado sobre a luz (Traité de la lumière)

http://en.wikipedia.org/wiki/Luminiferous_aether

Isaac Newton (1643-1727)

contesta fortemente a teoria ondulatória

como poderia haver um meio no espaço, composto de partículas capazes de transmitir a luz, se o movimento dos corpos celestes decorre sem atrito nenhum?

1672: apresenta à Royal Society um estudo sobre a dispersão da luz baseados em experimentos realizados com prismas

luz branca composta de uma mistura de várias cores que correspondem a uma variedade de partículas, cada tipo correspondente a uma cor

teoria corpuscular também explica, de forma coerente, as propriedades óticas até então observadaspara a luz

para explicar a Lei da Refração: a luz, ao passar de um meio menos denso a um mais denso, aumenta sua velocidade (partículas de luz seriam aceleradas pela atração entre as massas)

1704: Óptica (Opticks)

O DEBATE DOS GRANDES:

Newton (luz é partícula) versus Huygens (luz é onda)

experimento crucis: medida da velocidade da luz em meios distintos

Thomas Young (1773-1829)

introduz o conceito de interferência

estabelece uma série de bases experimentais para o modelo ondulatório para a luz

analogia da luz com as ondas do mar: ao passarem por fendas as ondas luminosas poderiam se intensificar ou se anular, criando padrões de interferência construtiva e destrutiva

cada cor corresponde a uma onda com comprimento próprio: explica os anéis coloridos observáveis em bolas de sabão (anéis de Newton)

modelo é incapaz de explicar o fenômeno da difração

Esboço de Thomas Young

Augustin-Jean Fresnel (1788-1827)

deduções matemáticas explicam não apenas a difração, mas uma série de outros fenômenos óticos

1817: propõe existir uma pequena componente transversal na luz

1821: demonstra matematicamente que a polarização da luz somente pode ser explicada se a luz for totalmente transversal

modelo ondulatório para a luz é definitivamente aceito

postulou: meio de propagação da luz é o éter luminoso

Hippolyte Fizeau (1849) e Léon Foucault

1849: Fizeau

1850: Foucault

velocidade da luz é menor na água doque no ar – em acordo com a teoria ondulatória de Huygens

O ÉTER LUMINOSO

está em repouso absoluto (espaço absoluto de Newton)

deve passar pela Terra e pelos corpos sem nenhuma resistência

deve estar sendo carregado pela matéria

fatos experimentais pareciam se contradizer

necessidade de uma teoria para a propagação da luz

resposta: na descrição física de ondas eletromagnéticas

ONDAS ELETROMAGNÉTICAS

Charles Augustin Coulomb (1736-1806) e de Henry Cavendish (1731-1810)

força elétrica se dá ao longo da linha que une os corpos e obedece a lei do inverso do quadrado da distância (de forma análoga à força gravitacional)

diferença: a força elétrica pode ser de atração ou de repulsão

cargas opostas se atraem; cargas iguais se repelem

magnetismo se comporta de forma análoga, com seus polos norte e sul

caráter geral do conceito newtoniano de força

Hans Christian Ørsted (1777-1851)

1820: observa que campos magnéticos irradiam de todos os lados de um fio carregando uma corrente elétrica

correntes elétricas estacionárias geram um campo magnético

Michael Faraday (1791-1867)

um dos primeiros a conectar, na física, a eletricidade e o magnetismo

1931: descobre a indução eletromagnética

ao se variar a posição de um imã através de uma espira, será gerada uma corrente elétrica nessa espira

o sinal dessa corrente se inverte ao invertermos o movimento do imã

substitui o conceito de centros de forças que agem à distância pelo importante e revolucionário conceito de linhas de força que preenchem todo o espaço

linhas observadas em limalhas de ferro colocadas sobre um papel em cima do imã serão exatamente as mesmas linhas nas quais se mode movimentar um cabo condutor, sem que nele sejam produzidas correntes elétricas por indução

http://faraday.ee.emu.edu.tr/EENG331/main.htm

James Clerk Maxwell (1831-1869)

alia o modelo vetorial de centros de forças utilizado pelos matemáticos com o modelo mais descritivo das imaginárias linhas de força de Faraday

coloca as idéias de Faraday em uma forma matemática e demonstra a equivalência entre os resultados de ambos os modelos

Introduz o conceito de campos para descrever o estado físico de objetos em regiões do espaço e sujeitos à ação de determinados tipos de força:

- campo gravitacional da Terra

- campo elétrico de uma carga

- campo magnético de uma corrente elétrica

um campo magnético gera um campo elétrico / um campo elétrico gera um campo magnético

unificação dos campos elétrico e magnético em um campo eletromagnético

existência de ondas eletromagnéticas, cuja velocidade de propagação é dada por meio das constantes elétrica (ε0) e magnética (μ0) universais

“essa velocidade é tão próxima à da luz que temos fortes motivos para concluir que a luz em si (incluindo calor radiante e possíveis outras radiações) é uma perturbação eletromagnética na forma de ondas, as quais se propagam de acordo com as leis eletromagnéticas através do campo eletromagnético”.

LUZ É UMA ONDA ELETROMAGNÉTICA !!!

O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO

adaptado de http:// blogs.edf.org/climate411/wp-content/files/2007/07/ElectromagneticSpectrum.png