1) No final do século XIX, cientistas como Lord Kelvin acreditavam que a ciência estava perto do fim, com poucos problemas restantes. Dois problemas eram a não comprovação do éter e a emissão de radiação por corpos aquecidos. 2) Planck explicou em 1900 que a radiação é emitida em pacotes discretos de energia, dando início à física quântica. Einstein explicou em 1905 que a luz é composta de fótons, resolvendo o efeito fotoelétrico. 3

4. Mentalidade do fim do século XIX
No final do século XIX – Ciência alcançou avanços impensáveis
Lord Kelvin, entre outros: fim da Ciência!
Poucos problemas a resolver, resultados e medidas apenas a melhorar.
Duas nuvens cinzentas no horizonte do conhecimento
As pequenas nuvens cinzentas
1. A não comprovação da existência do éter: fluido transportador da luz
2. Emissão de radiação de um corpo aquecido
http://www.comciencia.br/reportagens/fisica/fisica05.htm

5. A existência do éter: experimento de Michelson-Morley, 1887
Teoria da Relatividade de Einstein
Física Relativística
Emissão de radiação de um corpo aquecido
Teoria da Quantização da energia de Planck Física Quântica
Física Moderna – a física do século XX e XIX!!

6. Emissão ocorre em vários comprimentos de onda, dependendo da temperatura do corpo
T = 6000K
T = 9000K

7. Corpo humano, emissão a 310K – infravermelho, principalmente.

8. Física Quântica O início
1900, Alemanha – Max Planck: Radiação térmica emitida por corpos em
equilíbrio termodinâmico ocorre com energia em pacotes discretos e não Equantum = h. f
em ondas contínuas.
Radiação do corpo negro Efeito Fotoelétrico
Efeito Fotoelétrico
1887-8, Alemanha – Heinrich Hertz obtém ondas eletromagnéticas a parir de faíscas
elétricas. Observa também que luz incidindo sobre a superfície de um dos faíscadores,
facilita a emissão das faíscas.
1888, Philipp von Lenard verifica que luz ultravioleta facilita a emissão de
partículas carregadas do metal deixando-o positivo
1889, Thomsom certifica que o Efeito Fotoelétrico consiste na
emissão de elétrons pelo metal
http://www.if.ufrgs.br/tex/fis142/fismod/mod03/m_s01.html

9. Efeito Fotoelétrico
- Depende do metal-alvo;
- Depende da freqüência da luz;
- Não depende da intensidade da luz;
1905, Alemanha – Albert Einstein: energia da luz chega em pacotes, de acordo com Planck;
A “partícula” de luz - batizada posteriormente de fóton – precisa ter energia suficiente para
“arrancar” o elétron. Há uma energia potencial a ser vencida.
A energia cinética dos elétrons arrancados do metal é a diferença entre a energia do fóton e a
energia potencial – chamada função trabalho.
Etotal = Eelétron átomo + Ecinética re
fóton ligação elétronliv
h. f = W + Ecin
Freqüência da luz  energia dos fótons Energia Energia Energia
do fóton de ligação cinética
Intensidade da luz  número de fótons a ser vencida

10. Física Relativística O início
1905, Albert Einstein
Não existe referencial absoluto, portanto não há éter.
A velocidade da luz é constante independente do referencial
1
γ= 2
>1
v
Contração do espaço e Dilatação do tempo 1
c2
L Δt0 Fator de Lorentz-Fitzgerald
L0 = Δt =
v2 v2
1 2 L < L0 1 2 Δt > Δt 0
c c
m0
m=
v2 Ecin = Δm.c 2
1 2 m > m0
c

11. Exemplo O alcance das idéias de Einstein com relação a energia...
Caso pudéssemos transformar um pãozinho de 50g totalmente em energia pura:
E = Δm.c 2 E = 0,050.(3x108 ) 2 E = 4,5 x1015 J
E se essa energia pudesse alimentar uma lâmpada de 100W. Isso aconteceria
por quanto tempo?
E = P.Δt 4,5 x1015 = 100.Δt Δt = 4,5 x1013 s
Acontece que 1ano  3x107s
Logo 4,5x1013s  1,5x106anos  1,5 milhões de anos!!!!!!!

12. Cosmologia
O Cinturão de Órion
As Três Marias!!! Alnitaka
Órion, o caçador
Alnilan
Mintaka
http://astro.if.ufrgs.br/const.htm

13. Nebulosa do Olho de Gato
Andrômeda, 2.200.000 anos-luz

14. Teoria do Big Bang
1947, Herman, Gamow e Alpher – o universo teve um
início com uma grande explosão de uma super
concentração de energia. E está expandindo
continuamente até hoje. Teoria da Big Explosão
Argumentos favoráveis
1. Redshift – efeito Doppler óptico
1912 - Vesto Slipher verifica que a Galáxia de Andrômeda
está se afastando de nós. Inicia uma pesquisa que mostra que
esse afastamento acontece com outras também.
2. Lei de Hubble
1929 Edwin Hubble verifica que a maioria das galáxias
esta se afastando da nossa com velocidades proporcionais
à distância em que se encontram.
v = H 0 .d H 0 = 68km / s / Mpc 1 Mpc = 3,086x1019km
O Universo está expansão!

15. 3. Paradoxo de Olbers 1826, Heinrich Olbers
Regiões escuras do céu
comprovariam que a luz
ainda está percorrendo o
espaço intergalático.
O Universo teve um começo próximo !

16. 4. Radiação Cósmica de Fundo
Se houve uma big explosão que deu origem ao universo, deve haver
uma radiação residual ainda se espalhando. Essa radiação seria
equivalente à emissão de um corpo muito frio.
1964,os rádio-astrônomos Arno Allan Penzias e
Robert Woodrow Wilson, dos Bell Laboratories,
detectaram acidentalmente um ruído fraco e
homogêneo em todas as direções do espaço.
Essa radiação foi medida depois e revelou-se equivalente à
temperatura de 2,7K. O eco do Big Bang! Houve mesmo
um início explosivo!!!!

17. 5. Distribuição de matéria e antimatéria no universo
Há predominância de
matéria e de elementos
leves (hidrogênio,
principalmente) no
universo.
Resfriamento “recente”
do universo seria
responsável por essa
distribuição.
Realmente o início do
Universo foi “agora há
pouco”!!!

18. Estimativa da Idade do Universo
v = H 0 .d
1
t~
v = d /t H0
Com H0 entre 57km/s/Mpc e 78 km/s/Mpc
A idade do universo estaria entre 12 e 17 bilhões de anos
Medidas recentes da radiação cósmica de fundo, com utilização de
sonda espacial, apontam como idade mais provável
9
(13,7 ± 0,2).10 anos

19. Porém...
Medições recentes mostram também que, entre
outras coisa:
- A quantidade de matéria observada não é suficiente para justificar o
Big Bang!
- A expansão do Universos deveria diminuir ou estacionar. Mas
medidas recentes mostram que ela está acelerando.
- Big Bang precisa ser modificada ou substituída por outra teoria
melhor...
Enquanto isso, a vida na Terra continua, alheia a essas questões...