Aula 21- Prática de Ensino em Ciência da Natureza II, aspecto histórico da evolução da Física, professor Rafael, nesta sexta, 19

Nesta aula 21, de Prática de Ensino em Ciência da Natureza II, UFCG-2023.2, tendo alguns aspectos históricos da evolução da Física quântica, podendo ser introduzido no ensino médio, ministrada pelo   professor Rafael Rodrigues, nesta sexta-feira, 19.

Segue uma mostra lúdica de Física, em 2018, coordenada pelo professor Rafarel. 

Veja um vídeo com os estudantes da disciplina antiga instrumentação III, período 2018.2, UFCG, campus Cuité, fazendo algumas demonstrações de eletromagnetismo, cuja turma pertence ao curso de Licenciatura em Física. Naquele período, esta disciplina foi ministrada pelos professores Joseclésio e Rafael. 

Vídeo gravado ao vivo, transformações eletromagnéticas em energia mecânica.

Prática de Ensino em Ciência da Natureza II- Introdução a Mecância quântica.

Física Clássica-É tudo aquilo que aconteceu na Física até o final do século XIX. A teoria cinemática de Galileu (morreu em 1643, ano em que nasceu Isaac Newton).  As leis de Newton, modelo determinístico: 1a. lei) lei da inércia, 2a. lei) princípio fundamental da dinâmica, 3a. lei) ação e reação. Teoria de unificação do eletromagnetismo e ótica, por Maxwell, publicada  em 1865. Esta foi comprovada no laboratório por Hertz, no final século XIX, que detectou as ondas de rádio.  

Física Moderna: é tudo aquilo que aconteceu na Física a partir do início do século XX. 

Os primordios da Mecânica quântica

- Hipótese de Planck da Radiação do Corpo Negro, 1900.

- Os cinco trabalhos fenomenais do pai da Física Moderna: Albert Einstein, quando tinha 26 anos, graduado em Bacharelado em Física,  e trabalhava em um escritório de patente, em 1905. Ele ganhou o prêmio Nobel da Física em 1921 com o trabalho que expliva o efeito fotoelétrico. Hoje, em dia, quem tem um celular no bolso está operando com uma célula fotoelétrica.

1) Relatividade especial
2) Movimento Brawniano, movimento aleatório das moléculas em um gás.

3) Efeito Fotelétrico,  acontece, por exemplo,  quando a luz ultravioleta incide sobre a superfície metálica porque possui frequência 𝝂 muito alta. A energia do fóton é dada por E=h𝝂, com h sendo a constante de Planck com dimensão de energia multipliada pelo tempo.

O efeito fotelétrico não depende da intensidade da radiação e sim da frequência  𝝂 do fóton incidente no metal.

Esta equação do efieto Fotolétrico é uma consequência da lei de conservação da energia-A energia do fóton incidente é igual a função trabalho W adicionada da energia cinética do elétron ejetado.

4) Energia é massa e vice-versa, E=Mc², por Einstein,  sendo c=300.000 km/s, a velocidade da luz no vácuo e M a massa de repouso.

5) Tamanhos das moléculas em sua tese de doutorado.
- Modelo atômico de Rutheford e equipe, em 1911

- Descoberta do Próton por Rutheford, em 1919

- Quantização de Bohr, órbitas estacionárias,  em 1913.
- Onda de Matéria de Luisde Broglie,  1923.

- Equação da onda de matéria, por  Schrödinger, 1926, modelo probabilístico.

- Interpretação probabilística da onda de matéria, por Born, 1927. 
- Princípio de Incerteza  de Heisenberg, 1927.

Enquanto a Física clássica é uma teoria determinista completa, para descrever os fenômenos da Natureza visto a olho nu,  a Física moderna é uma teoria probabilística em aberto, que governa o mundo invisível das moléculas, átomos, elétron, próton s e Newton. 

Em síntese, os eventos que culminaram com a criação da Mecânica Quântica (MQ) foram os seguintes: 
1900- Planck. Hipótese quântica da radiação do corpo negro.
1905- Einstein. Efeito foto-elétrico.
1913- Bohr. Teoria Quântica do espectro do átomo de hidrogênio.
1922- Compton. Espalhamento de fótons ao se chocar com elétrons.

1924- Louis de Broglie.   Tese de doutorado: Hipótese de ondas de matéria. 
1925- Pauli. Princípio de exclusão para férmions. 

1926 - Erwin Schrödinger. Equação de onda para a partícula de De Broglie.
1927- Wener Heisenberg.  Relação de incerteza.
1927- Davison e Germer.  Experimento sobre as propriedades ondulatória de elétrons.
1927 - Born. Interpretação Física da função de onda

A supersimetria(SUSY) em teoria de campos é uma transformação que relaciona os dois grupos de partículas bosônicas de spin inteiro  e fermiônicas de spin semi-inteiro.  A mecância quântica supersimétrica começou com o trabalho de Witten(1981), introduzindo uma representação das supercargas que fornece o operador Hamiltoniano da equação de Schödinger. 

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