O documento discute a mecânica quântica, incluindo sua história, princípios básicos e aplicações. A mecânica quântica descreve o comportamento da matéria em escala atômica e subatômica e levou a novas descobertas sobre a natureza da luz, átomos e partículas. Sua precisão em previsões experimentais levou à sua aceitação generalizada na comunidade científica.

1. UNIP - Universidade Paulista
Engenharia - Ciclo Básico
Atividades Práticas Supervisionadas
3º semestre – 2013
Grupo
Alan José Freitas Ruiz ........................................................ R.A. B284HG – 6
Guilherme Mauricio da Silva Santos .................................... R.A. B3261I - 0
Wanderson do Rosário Biliera ............................................. R.A. B33021- 0
Erick William Santos ............................................................. R.A. B266CD - 7
Jéssica Ravazani Silva ........................................................ R.A B2403E - 0
Gabriella dos Santos Divino .................................................R.A B2406A - 9
Franciele Santos Reis ..........................................................R.A B23320 - 6
Ryan Luiz Yokoyama da Silva ............................................. R.A B2833C - 4
Priscila Santa Rosa Palason .................................................R.A 972365 - 0

2. Índice
Mecânica Quântica
Introdução .......................................................................................03
Revisão Bibliográfica ...................................................................... 05
Aplicações na ciência e tecnologia .................................................11
Impactos produzidos na sociedade ................................................13
Efeito do trabalho na formação do aluno ........................................16
Conclusão .......................................................................................18
Física do Sol
Introdução ...................................................................................... 19
Revisão Bibliográfica ...................................................................... 21
Aplicações na ciência e tecnologia .................................................26
Impactos produzidos na sociedade ................................................28
Efeito do trabalho na formação do aluno ........................................31
Conclusão .......................................................................................33
Bibliográfica .................................................................................... 34

3. Mecânica Quântica
I - Introdução
Mecânica quântica ou teoria quântica é um estudo da física que lida com o
comportamento da matéria e da energia na escala de átomos e partículas
subatômicas. A mecânica quântica é fundamental ao nosso entendimento de todas
as forças fundamentais da natureza, menos a força da gravidade.
A mecânica quântica é a base de diversos ramos da física, incluindo
eletromagnetismo, física de partículas, física da matéria condensada, e até mesmo
partes da cosmologia. A mecânica quântica também é essencial para a teoria das
ligações químicas (e portanto de toda química), biologia estrutural, e tecnologias
como a eletrônica, tecnologia da informação, e nanotecnologia. Um século de
experimentos e trabalho na física aplicada provou que a mecânica quântica está
correta e tem utilidades práticas.
A mecânica quântica começou no início do século 20, com o trabalho pioneiro de
Max Planck e Niels Bohr. Max Born criou o termo "mecânica quântica" em 1924.
A comunidade de física logo aceitou a mecânica quântica devido a sua grande
precisão nas previsões empíricas, especialmente em sistemas onde a mecânica
clássica falha. Um grande sucesso da mecânica quântica em seu principio foi a
explicação da dualidade onda-partícula, ou seja, como em níveis subatômicos o que
os humanos vieram a chamar de partículas subatômicas têm propriedades de ondas
e o que era considerado onda tem propriedade corpuscular. A mecânica quântica
também pode ser aplicada a uma gama muito maior de situações do que a
relatividade geral, como por exemplo, sistemas nos quais a escala é atômica ou
menor, e aqueles que têm energias muito baixas ou muito altas ou sujeitos às
menores temperaturas.
No final do século 19, a física clássica parecia quase completa para alguns, mas
essa percepção foi desafiada por achados experimentais que tal física não era
capaz de explicar. Teorias físicas que funcionavam bem para situações na escala
humana de espaço e tempo falhavam para explicar situações que eram muito
pequenas, muito massivas, ou que se moviam a velocidades muito elevadas. Uma
visão do universo que havia sido imposta por observações comuns estava sendo
desafiada por observações e teorias que previam corretamente onde a mecânica

4. clássica havia dado resultados impossíveis. Mas a figura que emergia era a de um
universo que se recusava a comportar-se de acordo com o senso comum humano.
Nas grandes escalas a teoria da relatividade dizia que o tempo não passa à mesma
proporção para todos observadores, que a matéria poderia se converter em energia
e vice-versa, que dois objetos, se movendo a velocidades maiores que a metade da
velocidade da luz, não poderiam se aproximar a uma velocidade que excedesse
aquela da luz, que o tempo progride a taxas menores próximos a corpos massivos,
etc. As coisas não funcionavam da maneira que as experiências com réguas e
relógios aqui na terra haviam levado os humanos a esperar. Nas pequenas, as
maravilhas eram ainda mais abundantes. Um fóton ou elétron não têm nem uma
posição nem uma trajetória entre os pontos onde são emitidos e onde são
detectados. Os pontos onde tais partículas podem ser detectadas não são onde
alguém esperaria que fosse baseado nas experiências cotidianas. Com uma
pequena probabilidade, o ponto de detecção pode até mesmo ser do outro lado de
uma barreira sólida. A probabilidade é um fator saliente nas interações nessa escala.
A trajetória de qualquer objeto de escala atômica é imprecisa no sentido de que
qualquer medida que faça a posição de um objeto tornar-se mais precisa reduz a
precisão com a qual nós podemos observar sua velocidade e vice-versa. Na era da
física clássica, Isaac Newton e seus seguidores acreditavam que a luz era
constituída por um feixe de partículas, e outros acreditavam que a luz consistia de
ondas se propagando em algum meio. Ao invés de encontrar um experimento que
provasse que um dos lados estava certo, os físicos descobriram que um
experimento designado a mostrar a frequência da luz ou outras"características de
ondas" demonstrara a natureza ondulatória da luz, enquanto que um experimento
designado a mostrar seu momentum linear ou outra "característica corpuscular"
revelará a natureza corpuscular da luz. Ainda mais, objetos do tamanho de átomos,
e até mesmo algumas moléculas, revelaram sua natureza ondulatória quando
observados de maneira apropriada.
Os mais eminentes físicos avisaram que se uma explicação sobre a física quântica
faz sentido no senso comum, então ela muito provavelmente tem falhas. Em 1927
Niels Bohr escreveu: "Qualquer um que não se chocar com a teoria quântica não a
compreende".

5. II - Revisão Bibliográfica
A antiga teoria quântica foi iniciada pelo trabalho de Max Planck na emissão e
absorção de luz, e começou para valer após o trabalho de Albert Einstein nos
calores específicos dos sólidos. Einstein, seguido por Debye, aplicou princípios
quânticos ao movimento de átomos, explicando a anomalia do calor específico.
Em 1913, Niels Bohr identificou o princípio da correspondência e o usou para
formular um modelo para o átomo de hidrogênio que explicava o espectro de
emissão.
Nos anos seguintes Arnold Sommerfeld estendeu a regra quântica para sistemas
integráveis arbitrários fazendo uso do princípio da invariância adiabática de números
quânticos introduzido por Lorentz e Einstein. O modelo de Sommerfeld estava muito
mais próximo à figura da moderna mecânica quântica do que o de Bohr. Durante a
década de 1910 e começo da década de 1920 muitos problemas foram atacados
usando a antiga teoria quântica com resultados diversos.
A rotação molecular e o espectro de vibração foram entendidos e o spin do elétron
descoberto, levando à confusão de números quânticos meios inteiros. Max Planck
introduziu o ponto de energia zero e Arnold Sommerfeld quantizou
semiclassicamente o átomo de hidrogênio relativístico. Hendrik Kramers explicou o
efeito Stark. Bose e Einstein fizeram a estatística quântica certa para fótons.
Kramers deu a fórmula para calcular a probabilidade de transição entre estados
quânticos em termos de componentes de Fourier de movimento, ideias que foram
estendidas em colaboração com Werner Heisenberg para uma descrição
semiclássica em forma de matriz das probabilidades de transição atômicas.
Heisenberg reformulou toda a teoria quântica em termos de uma versão dessas
matrizes de transição, criando a mecânica das matrizes.
Em 1924, Louis de Broglie introduziu a teoria ondulatória da matéria, que foi
estendida para uma equação semiclássica para ondas de matéria por Einstein pouco
tempo depois. Em 1926 Erwin Schrödinger encontrou uma função de onda
completamente quântica, que reproduzia com sucesso todos os sucessos da antiga
teoria quântica sem ambiguidades e insconsistências. A mecânica ondulatória de
Schorödinger se desenvolveu separadamente da mecância das matrizes até que
Schrödinger e outros provaram que os dois métodos previam as mesmas
consequências experimentais. Paul Dirac provou em 1926 que ambos os métodos
podem ser obtidos de um método mais geral chamado teoria da transformação.
A mecânica das matrizes e a mecânica ondulatória puseram um fim à era da antiga
teoria quântica
Princípios básicos
A ideia básica da antiga teoria quântica é a de que o movimento em um sistema
atômico é quantizado, ou discreto.

6. O sistema obedece à mecânica clássica exceto que que nem todo movimento é
permitido, apenas aqueles que obedecem a antiga condição quântica:
∫Pi.Dq=Ni.h
onde os são os momentos do sistema e os são as coordenadas correspondentes. O
números quânticos são inteiros e a integral é tomada ao longo de um período do
movimento. A integral é uma área no espaço de fase, que é a quantidade chamada
ação, que é quantizada em unidades da constante de Planck. Por essa razão, a
constante de Planck era frequentemente chamada de quantum de ação.
Para as antigas condições quânticas fazerem sentido, o movimento clássico deve
ser separável, indicando que existem coordenadas separadas em termos das quais
o movimento é periódico.
Os períodos dos diferentes movimentos não têm que ser os mesmos, eles podem
ser até mesmo imensuráveis, mas deve haver um conjunto de coordenadas onde o
movimento se decompõe em uma maneira multi-periódica.
A motivação da antiga condição quântica era o princípio da correspondência,
complementado pela observação física de que as quantidades que são quantizadas
devem ser invariantes adiabáticas. Dada a regra da quantização de Planck para o
oscilador harmônico, qualquer das condições determina a quantidade clássica
correta para quantizar em um sistema geral até uma constante aditiva.
A mecânica quântica é a teoria física que obtém sucesso no estudo dos sistemas
físicos cujas dimensões são próximas ou abaixo da escala atômica, tais como
moléculas, átomos, elétrons, prótons e de outras partículas subatômicas, muito
embora também possa descrever fenômenos macroscópicos em diversos casos. A
Mecânica Quântica é um ramo fundamental da física com vasta aplicação. A teoria
quântica fornece descrições precisas para muitos fenômenos previamente
inexplicados tais como a radiação de corpo negro e as órbitas estáveis do elétron.
Apesar de na maioria dos casos a Mecânica Quântica ser relevante para descrever
sistemas microscópicos, os seus efeitos específicos não são somente perceptíveis
em tal escala.
Por exemplo, a explicação de fenômenos macroscópicos como a super fluidez e a
supercondutividade só é possível se considerarmos que o comportamento
microscópico da matéria é quântico. A quantidade característica da teoria, que
determina quando ela é necessária para a descrição de um fenômeno, é a chamada
constante de Planck, que tem dimensão de momento angular ou, equivalentemente,
de ação.
A mecânica quântica recebe esse nome por prever um fenômeno bastante
conhecido dos físicos: a quantização. No caso dos estados ligados (por exemplo, um
elétron orbitando em torno de um núcleo positivo) a Mecânica Quântica prevê que a
energia (do elétron) deve ser quantizada. Este fenômeno é completamente alheio ao
que prevê a teoria clássica.

7. A palavra “quântica” (do Latim, quantum) quer dizer quantidade. Na mecânica
quântica, esta palavra refere-se a uma unidade discreta que a teoria quântica atribui
a certas quantidades físicas, como a energia de um elétron contido no átomo em
repouso. A descoberta de que as ondas eletromagnéticas podem ser explicadas
como uma emissão de pacotes de energia (chamados quanta) conduziu ao ramo da
ciência que lida com sistemas moleculares, atômicos e subatômicos. Este ramo da
ciência é atualmente conhecido como mecânica quântica.
A mecânica quântica é a base teórica e experimental de vários campos da Física e
da Química, incluindo a física da matéria condensada, física do estado sólido, física
atômica, física molecular, química computacional, química quântica, física de
partículas, e física nuclear. Os alicerces da mecânica quântica foram estabelecidos
durante a primeira metade do século XX por Albert Einstein, Werner Heisenberg,
Max Planck, Louis de Broglie, Niels Bohr,
Erwin Schrödinger, Max Born, John von Neumann, Paul Dirac, Wolfgang Pauli,
Richard Feynman e outros. Alguns aspectos fundamentais da contribuição desses
autores ainda são alvo de investigação.
Normalmente é necessário utilizar a mecânica quântica para compreender o
comportamento de sistemas em escala atômica ou molecular. Por exemplo, se a
mecânica clássica governasse o funcionamento de um átomo, o modelo planetário
do átomo – proposto pela primeira vez por Rutherford – seria um modelo
completamente instável.
Segundo a teoria eletromagnética clássica, toda a carga elétrica acelerada emite
radiação. Por outro lado, o processo de emissão de radiação consome a energia da
partícula. Dessa forma, o elétron, enquanto caminha na sua órbita, perderia energia
continuamente até colapsar contra o núcleo positivo! Com efeito, o modelo
planetário do átomo é um modelo ineficaz. Para explicar o comportamento de um
elétron em torno de um átomo de hidrogênio é necessário utilizar as leis da
mecânica quântica.
Em física, chama-se "sistema" um fragmento concreto da realidade que foi separado
para estudo. Dependendo do caso, a palavra sistema refere-se a um elétron ou um
próton, um pequeno átomo de hidrogênio ou um grande átomo de urânio, uma
molécula isolada ou um conjunto de moléculas interagentes formando um sólido ou
um vapor. Em todos os casos, sistema é um fragmento da realidade concreta para o
qual se deseja chamar atenção.
Dependendo da partícula podem-se inverter polarizações subsequentes de aspecto
neutro.
A especificação de um sistema físico não determina unicamente os valores que
experimentos fornecem para as suas propriedades (ou as probabilidades de se
medirem tais valores, em se tratando de teorias probabilísticas). Além disso,
os sistemas físicos não são estáticos, eles evoluem com o tempo, de modo que o
mesmo sistema, preparado da mesma forma, pode dar origem a resultados
experimentais diferentes dependendo do tempo em que se realiza a

8. medida (ou a histogramas diferentes, no caso de teorias probabilísticas). Essa idéia
conduz a outro conceito-chave: o conceito de "estado". Um estado é uma quantidade
matemática (que varia de acordo com a teoria) que determina
completamente os valores das propriedades físicas do sistema associadas a ele
num dado instante de tempo (ou as probabilidades de cada um de seus valores
possíveis serem medidos, quando se trata e uma teoria probabilística). Em outras
palavras, todas as informações possíveis de se conhecer em um dado sistema
constituem seu estado Cada sistema ocupa um estado num instante no tempo e as
leis da física devem ser capazes de descrever como um dado sistema parte de um
estado e chega a outro. Em outras palavras, as leis da física devem dizer como o
sistema evolui (de estado em estado).
Muitas variáveis que ficam bem determinadas na mecânica clássica são substituídas
por distribuições de probabilidades na mecânica quântica, que é uma teoria
intrinsicamente probabilística (isto é, dispõe-se apenas de probabilidades não por
uma simplificação ou ignorância, mas porque isso é tudo que a teoria é capaz de
fornecer).
No formalismo da mecânica quântica, o estado de um sistema num dado instante de
tempo pode ser representado de duas formas principais:
1. O estado é representado por uma função complexa das posições ou dos
momenta de cada partícula que compõe o sistema. Essa representação é chamada
função de onda.
2. Também é possível representar o estado por um vetor num espaço vetorial
complexo.
Esta representação do estado quântico é chamada vetor de estado. Devido à
notação introduzida por Paul Dirac, tais vetores são usualmente chamados kets
(sing.: ket).
Em suma, tanto as "funções de onda" quanto os "vetores de estado" (ou kets)
representam os estados de um dado sistema físico de forma completa e equivalente
e as leis da mecânica quântica descrevem como vetores de estado e funções de
onda evoluem no tempo.
Estes objetos matemáticos abstratos (kets e funções de onda) permitem o cálculo da
probabilidade de se obter resultados específicos em um experimento concreto. Por
exemplo, o formalismo da mecânica quântica permite que se calcule a probabilidade
de encontrar um elétron em uma região particular em torno do núcleo.
Para compreender seriamente o cálculo das probabilidades a partir da informação
representada nos vetores de estado e funções de onda é preciso dominar alguns
fundamentos de álgebra linear.

9. Primeiros fundamentos matemáticos
É impossível falar seriamente sobre mecânica quântica sem fazer alguns
apontamentos matemáticos. Isso porque muitos fenômenos quânticos difíceis de se
imaginar concretamente podem ser representados sem mais complicações com um
pouco de abstração matemática.
Há três conceitos fundamentais da matemática - mais especificamente da álgebra
linear - que são empregados constantemente pela mecânica quântica. São estes: (1)
o conceito de operador; (2) de autovetor; e (3) de autovalor.
Vetores e espaços vetoriais.
Na álgebra linear, um espaço vetorial (ou o espaço linear) é uma coleção dos
objetos abstratos (chamados vetores) que possuem algumas propriedades que não
serão completamente detalhadas aqui.
Por agora, importa saber que tais objetos (vetores) podem ser adicionados uns aos
outros e multiplicados por um número escalar. O resultado dessas operações é
sempre um vetor pertencente ao mesmo espaço. Os espaços vetoriais são os
objetos básicos do estudo na álgebra linear, e têm várias aplicações na matemática,
na ciência, e na engenharia.
O espaço vetorial mais simples e familiar é o espaço Euclidiano bidimensional.
Os vetores neste espaço são pares ordenados e são representados graficamente
como "setas" dotadas de módulo, direção e sentido. No caso do espaço euclidiano
bidimensional, a soma de dois vetores quaisquer pode ser realizada utilizando a
regra do paralelogramo.
Todos os vetores também podem ser multiplicados por um escalar - que no espaço
Euclidiano é sempre um número real. Esta multiplicação por escalar poderá alterar o
módulo do vetor e seu sentido, mas preservará sua direção.
O comportamento de vetores geométricos sob estas operações fornece um bom
modelo intuitivo para o comportamento dos vetores em espaços mais abstratos, que
não precisam de ter a mesma interpretação geométrica. Como exemplo, é possível
citar o espaço de Hilbert (onde "habitam" os vetores da mecânica quântica). Sendo
ele também um espaço vetorial, é certo que possui propriedades análogas àquelas
do espaço Euclidiano.
Os operadores na mecânica quântica
Um operador é um ente matemático que estabelece uma relação funcional entre
dois espaços vetoriais. A relação funcional que um operador estabelece pode ser
chamada transformação linear. Os detalhes mais formais não serão
apontados aqui. Interessa, por enquanto, desenvolver uma ideia mais intuitiva do
que são esses operadores.

10. Por exemplo, considere o Espaço Euclidiano. Para cada vetor nesse espaço é
possível executar uma rotação (de um certo ângulo) e encontrar outro vetor no
mesmo espaço. Como essa rotação é uma relação funcional entre os vetores
de um espaço, podemos definir um operador que realize essa transformação. Assim,
dois exemplos bastante concretos de operadores são os de rotação e translação.
Do ponto de vista teórico, a semente da ruptura entre as física quântica e clássica
está no emprego dos operadores.
Na mecânica clássica, é usual descrever o movimento de uma partícula com uma
função escalar do tempo.
Por exemplo, imagine que vemos um vaso de flor caindo de uma janela. Em cada
instante de tempo podemos calcular a que altura se encontra o vaso. Em outras
palavras, descrevemos a grandeza posição com um número (escalar) que varia em
função do tempo.
Uma característica distintiva na mecânica quântica é o uso de operadores para
representar grandezas físicas. Ou seja, não são somente as rotações e translações
que podem ser representadas por operadores. Na mecânica quântica grandezas
como posição, momento linear, momento angular e energia também são
representados por operadores Até este ponto já é possível perceber que a mecânica
quântica descreve a natureza de forma bastante abstrata. Em suma, os estados que
um sistema físico pode ocupar são representados por vetores de estado (kets) ou
funções de onda (que também são vetores, só que no espaço das funções). As
grandezas físicas não são representadas diretamente por escalares (como 10 m, por
exemplo), mas por operadores.
Para compreender como essa forma abstrata de representar a natureza fornece
informações sobre experimentos reais é preciso discutir um último tópico da álgebra
linear: o problema de autovalor e auto vetor.
Aspectos históricos
A história da mecânica quântica começou essencialmente em 1838 com a
descoberta dos raios catódicos por Michael Faraday, a enunciação em 1859 do
problema da radiação de corpo negro por Gustavo Kirchhoff, a sugestão
1877 por Ludwig Boltzmann que os estados de energia de um sistema físico
poderiam ser discretos, e a hipótese por Planck em 1900 de que toda a energia é
irradiada e absorvida na forma de elementos discretos chamados quanta.
Segundo Planck, cada um desses quanta tem energia proporcional à frequência ν da
radiação eletromagnética emitida ou absorvida.
Planck insistiu que este foi apenas um aspecto dos processos de absorção e
emissão de radiação e não tinha nada a ver com a realidade física da radiação em
si. No entanto, naquele tempo isso parecia não explicar o efeito fotoelétrico (1839),
ou seja, que a luz brilhante em certos materiais pode ejetar elétrons do material. Em
1905, baseando seu trabalho na hipótese quântica de Planck, Albert Einstein
postulou que a própria luz é formada por quanta individuais.

11. Em meados da década de 1920, a evolução da mecânica quântica rapidamente fez
com que ela se tornasse a formulação padrão para a física atômica. No verão de
1925, Bohr e Heisenberg publicaram resultados que fechavam a "Antiga teoria
quântica".
Quanta de luz vieram a ser chamados fótons (1926). Da simples postulação de
Einstein nasceu uma enxurrada de debates, teorias e testes e, então, todo o campo
da física quântica, levando à sua maior aceitação na quinta Conferência de Solvay
em 1927.
III - Aplicações na ciência e tecnologia
Aplicações do Efeito Fotoelétrico
A descoberta do efeito fotoelétrico teve grande importância para a compreensão
mais profunda da natureza da luz. Porém, o valor da ciência consiste não só em
esclarecer-nos a estrutura complexa do mundo que nos rodeia, como em fornecer-
nos os meios que permitem aperfeiçoar a produção e melhorar as condições de
trabalho e de vida da sociedade.
Graças ao efeito fotoelétrico tornou-se possível o cinema falado , assim como a
transmissão de imagens animadas (televisão). O emprego de aparelhos fotoelétricos
permitiu construir maquinaria capaz de produzir peças sem intervenção alguma do
homem. Os aparelhos cujo funcionamento assenta no aproveitamento do efeito
fotoelétrico controlam o tamanho das peças melhor do que o pode fazer qualquer
operário, permitem acender e desligar automaticamente a iluminação de ruas, os
faróis, etc.
Tudo isto tornou-se possível devido à invenção de aparelhos especiais, chamados
células fotoelétricas, em que a energia da luz controla a energia da corrente elétrica
ou se transforma em corrente elétrica.
Uma célula fotoelétrica moderna consta de um balão de vidro cuja superfície interna
está revestida, em parte, de uma camada fina de metal com pequeno trabalho de
arranque ( fig. 4) . É o cátodo. Através da parte transparente do balão, dita
"janelinha", a luz penetra no interior dela. No centro da bola há uma chapa metálica
que é o ânodo e serve para captar elétrons fotoelétricos. O ânodo liga-se ao pólo
positivo de uma pilha. As células fotoelétricas modernas reagem à luz visível e até
aos raios infravermelhos.
Quando a luz incide no cátodo da célula fotoelétrica, no circuito produz-se uma
corrente elétrica que aciona um relé apropriado. A combinação da célula fotoelétrica
com um relé permite construir um sem-número de dispositivos capazes de ver,
distinguir objetos. Os aparelhos de controlo automático de entrada no metro
constituem um exemplo de tais sistemas. Esses aparelhos acionam uma barreira
que impede o avanço do passageiro, caso este atravesse o feixe luminoso sem ter
previamente introduzido a moeda necessária.

12. Os aparelhos deste tipo tornam possível a prevenção de acidentes. Por exemplo,
nas empresas industriais uma célula fotoelétrica faz parar quase instantaneamente
uma prensa potente e de grande porte se, digamos, o braço dum operário se
encontrar, por casualidade, na zona de perigo.
Quando a luz incide na célula, no circuito da pilha Pi1produz-se uma corrente elétrica
de pequena intensidade que atravessa a resistência R cujas extremidades estão
ligadas à grelha e ao cátodo do tríodo T. O potencial do ponto G (grelha) é inferior
ao do ponto C ( cátodo) . A válvula, nestas condições, não deixa passar a corrente
elétrica e, portanto, no circuito anódico do tríodo não há corrente. Se a mão ou o
braço do operário se encontrar, por casualidade ou negligência, na zona de perigo,
faz com que seja cortado o fluxo luminoso que normalmente incide na célula
fotoelétrica. A válvula fica aberta e através do enrolamento do relé electromagnético
ligado ao circuito anódico passa a corrente elétrica, acionando o relé cujos contatos
fecham o circuito de alimentação do mecanismo responsável por parar a prensa.
Uma célula fotoelétrica permite reconstituir os sons registrados nas películas do
cinematógrafo.
Além do efeito fotoelétrico, estudado neste capítulo, dito efeito fotoelétrico externo,
existe também o chamado efeito fotoelétrico interno, próprio dos semicondutores,
muito utilizado, por exemplo, nas resistências fotoelétricas, isto é, aparelhos elétricos
cuja resistência depende da intensidade da iluminação. Aplica-se igualmente nos
aparelhos fotoelétricos semicondutores que transformam, de forma directa, a energia
luminosa em energia elétrica. Tais aparelhos podem servir de fonte de corrente
elétrica, permitindo avaliar a intensidade da iluminação, por exemplo, em fotômetros.
No mesmo princípio assenta o funcionamento das pilhas solares, de que estão
munidas todas as naves cósmicas.
Criptoanálise quântica
A segurança da criptografia atual, em especial a criptografia assimétrica, baseia-se
na dificuldade de se solucionar alguns problemas matemáticos. As soluções
conhecidas para estes problemas têm complexidade não-polinomial: apesar de
serem, em teoria, solucionáveis, quando se utiliza chaves com tamanho adequado, o
tempo previsto de solução ultrapassa as centenas de anos, tornando ataques brutos
impraticáveis.
Entretanto, a computação quântica permite que estes problemas sejam resolvidos
em pouco tempo, pois várias soluções podem testadas ao mesmo tempo, de forma
análoga a uma computação paralela, mas com apenas um processador. Esta
revolução na criptoanálise inutilizaria as técnicas atualmente conhecidas de
criptografia para aqueles com computadores quânticos em seu poder, tornando
necessário o desenvolvimento de uma nova classe de técnicas criptográficas. Está
em curso, por esta razão, uma corrida científica na pesquisa da criptologia quântica,
sendo considerada matéria de segurança nacional em vários países.

13. Distribuição de chave
Uma aplicação da criptografia quântica muito estudada é a distribuição de chaves
secretas. Ela é caracterizada pelo envio seguro de uma chave de um emissor a um
receptor; um intruso interceptando a transmissão pode ser detectado. O envio segue
um protocolo que permite a ambas as partes acordar em uma chave sem nenhum
conhecimento compartilhado prévio.
Segue abaixo um exemplo de protocolo de distribuição, baseado no protocolo BB84,
desenvolvido por Charles Bennett e Gilles Brassard em 1984. Nele, Alice quer
estabelecer uma chave secreta com Bob, enviando fótons independentes através de
fibra ótica. Estes fótons podem estar polarizados na horizontal, vertical, sentido
horário ou anti-horário. É possível medir o fóton na base linear (horizontal/vertical)
ou circular (horário/anti-horário), mas não nos dois.
IV - Impactos produzidos na sociedade
A mecânica quântica, aparentemente assunto hermético para a maior parte das
pessoas, teve consequências dramáticas no seu modo de vida. Dela saíram os
transístores e os circuitos integrados, base dos computadores atuais e de inúmeros
aparelhos eletrônicos, de celulares a TVs.
A teoria quântica fornece os instrumentos teóricos necessários para projetar lasers,
sem os quais seria impossível a comunicação pela internet (devido ao enorme fluxo
de informações) e que são a base dos CDs, DVDs e blu-rays. Mesmo antes da
popularização da internet, em 1993, o físico Leo Lederman avaliava, no seu livro The
god particle, que cerca de 25% do produto interno bruto dos Estados Unidos estava
ligado a tecnologias que dependiam diretamente de fenômenos descritos por essa
teoria.
Esse “reinado” não é um privilégio quântico. Cada vez mais, grande quantidade de
aspectos cotidianos da vida moderna está “embebida” de referências às mais
diversas áreas do conhecimento científico. Assuntos como a importância ou não das
usinas nucleares, os problemas ecológicos, os alimentos transgênicos e a
engenharia genética exigem que as pessoas tenham cada vez mais conhecimento
de causa sobre conceitos da ciência para garantir que as legislações revertam em
benefício da sociedade como um todo e não de pequenos grupos de uns poucos.
Essas são as partes mais visíveis. Há outras influências mais sutis das ciências
naturais (química, física, biologia) sobre a sociedade, que se imiscuem pela cultura
em geral adentro. Comerciais de TV apelam frequentemente a termos científicos
para fazer seus produtos parecerem mais confiáveis; diretores e produtores de
filmes, especialmente os de ficção científica, preocupam-se em dar alguma
verossimilhança para as aventuras com base na ciência; os currículos das escolas
dão hoje muito mais ênfase em disciplinas voltadas a ciência e tecnologia do que há
poucas décadas.

14. Os tentáculos do impacto das teorias das ciências naturais no perfil do ser humano
moderno alcançam até mesmo elementos culturais talvez tão antigos quanto a
própria cultura, como a cosmogonia – o pensamento sobre a origem do mundo. De
fato, a teoria do Big Bang veio interferir fortemente na concepção popular sobre a
gênese do Universo. Simetricamente, a própria angústia sobre o fim do mundo
deslocou-se, no Ocidente cristão, do castigo divino ou do Juízo Final para
catástrofes provocadas pela tecnologia do próprio ser humano – até há bem pouco
tempo, o holocausto nuclear; agora, os desastres ambientais
Vamos aqui nos ater às teorias da física. Para tratar da sua influência sobre o modo
de vida moderno, é necessário primeiro desfazer alguns estereótipos. Primeiro:
normalmente, associa-se ciência com desenvolvimento da tecnologia. Claro que
essa associação é estreitíssima; porém, a ciência também influi – e muito – na
cultura (sem falar que a própria ciência é também cultura!). Foi dado acima o
exemplo da interferência da teoria do Big Bang nas concepções sobre cosmogonia e
da penetração de conceitos científicos nas artes e nos meios de comunicação de
massa e, em boa parte por meio destes, na cultura popular.
Segundo: em geral, considera-se apenas a influência da ciência na tecnologia e
(quando é o caso) na cultura, e não o contrário. Mas o mecanismo muitas vezes
acontece nas duas mãos, em diferentes graus, dependendo da situação. No caso da
relação ciência-tecnologia, livros mais detalhados de história da ciência sempre dão
espaço para o impacto das inovações tecnológicas nos seus rumos. Um caso
clássico de rica articulação entre a evolução das duas áreas é o desenvolvimento da
termodinâmica e das máquinas a vapor durante as primeiras fases da Revolução
Industrial (século XVIII). A necessidade de aperfeiçoamento nas máquinas
demandava novas teorias, que, por sua vez, permitiam novas inovações nos
artefatos, as quais, por sua vez, induziam novos estudos teóricos e assim por diante.
Já no caso da interação bilateral entre ciência e cultura, talvez um dos exemplos
mais evidentes seja o nascimento das teorias astronômicas e físicas nos século XVI-
XVII: o Sol como centro do Universo e não a Terra – a teoria heliocêntrica de
Copérnico –; o empiricismo ou primado da observação empírica na investigação da
natureza; a matematização da ciência por Newton etc. São elas filhas da
dessacralização progressiva do pensamento europeu ocidental que se processou
durante a Renascença desde pelo menos os fins do século XIII. Essa transformação
cultural permitiu um desenvolvimento da racionalização da abordagem científica e do
rompimento com as teorias defendidas pela elite intelectual da época, os
escolásticos dos mosteiros medievais, e sustentados pela Igreja.
Na verdade, a própria escolástica fomentou o florescimento do racionalismo com
suas sofisticadas exegeses das Escrituras.
Um interessante caso mais recente e de outra ordem é o da teoria do Big Bang,
confundida por muitos cientistas ocidentais cristãos como o próprio momento da
Criação, no sentido bíblico do termo. Trata-se, portanto, da influência da matriz
cultural dos cientistas na interpretação da teoria, não na sua formulação
propriamente dita. Aliás, essa teoria, não por acaso, foi formulada por um sacerdote
religioso, o cônego belga Georges Lemaître (1894-1966), em 1927. Ela diz que o
Universo como o conhecemos hoje surgiu a partir de uma situação em que toda a

15. matéria encontrava-se extremamente concentrada e sofreu uma brusca expansão –
expansão esta que continua até hoje (de fato, as observações astronômicas
mostraram que as distâncias entre os grupos de galáxias aumenta
progressivamente). Apesar de haver reações a essa interpretação ou à própria teoria
em si desde sua formulação, apenas nos dias de hoje essa imagem etnocêntrica do
Big Bang está sendo desmontada. Alguns cientistas contemporâneos reagem a ela
explicitamente, como o físico Mário Novello.
Vejamos então no que consistem essas teorias modernas que têm tanta influência
na conformação do ser humano moderno.
A chamada “física moderna” tem dois pilares: as teorias da relatividade e a mecânica
quântica, surgidas basicamente no primeiro quarto do século XX. Ambas vieram
substituir a teoria vigente até então, a chamada física newtoniana ou física clássica,
baseada na mecânica formulada por Isaac Newton (1643-1727) na segunda metade
do século XVII e que é aquela física normalmente estudada hoje nos colégios.
São dois pilares porque ambos começaram de modo independente no início do
século XX e atualmente ainda não se conseguiu uma teoria consistente e
comprovada por observações que os abarcasse. Cada um tem seus domínios de
validade. Muito simplificadamente, pode-se dizer que a mecânica quântica trata de
fenômenos envolvendo energias extremamente pequenas, em geral da ordem das
energias de átomos em moléculas; e as teorias da relatividade, de energias muito
grandes (energias cinéticas equivalentes a velocidades próximas à da luz; energias
de campos gravitacionais próximos aos das superfícies das estrelas mais densas
etc). Seus resultados afastam-se dos da física clássica nessas situações; e em geral
tornam-se indistinguíveis das dela para energias mais próximas às do nosso
cotidiano (por isso, elas são generalizações da física clássica – não provaram que
esta última estava errada num sentido estrito, mas a complementaram).
As teorias da relatividade, por sua vez, estão no plural porque são duas: a especial e
a geral. A especial diverge da newtoniana para velocidades muito grandes, próximas
à da luz. Fala da equivalência entre massa e energia (descrita pela famosa fórmula
E = mc2), da dependência dos intervalos de tempo e de comprimentos com relação
ao observador, da impossibilidade de velocidades maiores que o valor da velocidade
da luz no vácuo (300 mil km/s, aproximadamente).
A teoria da relatividade geral dá resultados diferentes dos da física clássica para
campos gravitacionais extremamente intensos e para distâncias muito grandes, da
ordem das de galáxias ou maiores. Fala sobre a curvatura do espaço-tempo e é a
base das teorias sobre buracos negros e da evolução do Universo como um todo (a
“cosmologia científica”), incluindo o Big-Bang.
Para contextualizá-las melhor, é interessante relacioná-las com as duas partes da
mecânica de Newton: sua teoria do movimento (a mecânica propriamente dita) e a
sua teoria da gravitação universal (aquela que diz que “dois corpos se atraem com
uma força diretamente proporcional às suas massas e inversamente proporcional ao
quadrado da distância que os separa” – é a força da gravidade). A mecânica

16. quântica e a teoria da relatividade especial substituíram a teoria do movimento de
Newton, cada uma no seu âmbito de validade. Já a teoria da relatividade geral
substituiu a teoria da gravitação. Não existe ainda uma teoria quântica da gravitação
que seja comprovada experimentalmente.
Os dois pilares foram unificados parcialmente. A mecânica quântica e a relatividade
especial foram “fundidas” em uma única teoria, conhecida por “teoria quântica do
campo”, formulada entre o fim dos anos 1920 e os anos 1940. Já a teoria da
relatividade geral permanece incompatível com a mecânica quântica (e com a teoria
quântica do campo). Encontrar uma teoria única consistente com ambas é uma das
principais fronteiras da física teórica atual. Há candidatas, como a teoria das cordas
e a teoria da gravitação em laços – “loop quantum gravity” –, mas ainda sem
comprovação experimental.
V - Efeito do trabalho na formação do aluno
O desenvolvimento do trabalho facilitará o entendimento de que, por trás de
qualquer evento, por mais macroscópico que seja, há eventos microscópicos
ocorrendo para que ele possa existir.
Hoje a mecânica quântica aborda diversos segmentos da física (nuclear, molecular,
plasmática, da partícula, etc.) e da química, abrindo um imenso leque de segmentos
para serem estudados mais profundamente ou a serem descobertos. O incentivo a
romper suas próprias limitações ou até mesmo as impostas pelo sistema de ensino.
O conceito formado neste trabalho poderá condicionar o aluno a argumentar suas
respostas e opiniões baseadas no caráter de modelo de noção científica. Além de
que suas referências bibliográficas serão muitas mais amplas, podendo usá-las em
debates ou até indicando livros, sites ou apostilas de sua preferência para
conhecidos que seguem o caminho da mecânica quântica.
Medwar dizia que os alunos solucionavam os problemas que lhes eram propostos,
porém não estudavam a origem do problema ou novos problemas que ocasionariam
no conhecimento científico.
Uma vez que se aprofundar nos artigos e livros aqui relacionados, o aluno terá uma
melhor capacidade de compreensão de atividades microscópicas e físicas, pois já
possuirá noção do comportamento de moléculas sofrendo ação de determinadas
forças e também agindo sobre outras, ou seja, melhora na interpretação do exercício
e mais facilidade na resolução, através de grande esforço de abstração e
racionalização.
A partir do estudo, pode-se expandir a visão do aluno além da sala e dos objetos
estudados. Fazer com que consiga entender a mecânica das partículas, perceber

17. que acontecem eventos nucleares imperceptíveis ao seu redor diariamente, ou seja,
uma percepção do mundo mais próxima daquela que é aceita pelos cientistas.
Entender que muitos tipos de “derivadas” da física possuem a mecânica quântica
como pilar fundamental. Forçar a percepção de que sem as modificações
mecânicas, estudos e testes da matéria, não seriam possíveis desenvolver
tecnologia para o meio de produção moderna.
Também poderá compreender o raciocínio dos físicos e matemáticos que deram
origem às teorias, leis, regulamentos, teses e afins sobre a mecânica, ou seja, o
aprendizado subjetivo quantificado pela ciência. Entendendo sobre a mecânica
quântica, o estudante pode procurar segmentos de empregos voltados para o estudo
ou manipulação de partículas, desenvolvimento de tecnologias (nanotecnologia, por
exemplo) e o estudo das origens das dúvidas.
Diante desse quadro, empolgante e desafiador, não é difícil perceber o papel
fundamental que a Física quântica tem pois, deveria ser responsável por desperta a
atenção dos estudantes para estes campos de pesquisa e suas respectivas
oportunidades. Ademais, é uma questão explicitamente social, pois a perpetuação
do conhecimento e a evolução tecnológica requerem, em primazia, o elemento
humano capaz de interagir e interferir, cada vez mais, sobre os modelos criados pela
ciência. E é este elemento que deve contribuir para que haja uma futura inovação
tecnológica, proporcionando uma melhor qualidade de vida para a sociedade como
um todo.
Possuindo o conhecimento e os conceitos certos a respeito da mecânica quântica, o
estudante terá facilidade no decorrer do seu curso de engenharia, não dependente
de segmento. Por exemplo: apesar de a engenharia civil não lidar muito com as
escalas macroscópicas, terá que possuir conhecimento necessário para saber sobre
a resistência dos materiais, para isso, precisará entender como a liga de seus
concretos comportam-se a nível microscópico. Já as engenharias químicas e
mecatrônicas, lidarão com escalas micro, ou talvez nanoscópicas, dependendo do
“ramo” de seu trabalho.
A mecânica quântica pode também ser aplicada na área da robótica, metrologia,
entre outras. O aluno que decidir seguir carreira em uma dessas áreas lidará com
tecnologias avançadas e extremamente precisas, onde os efeitos quânticos são
extremamente significativos. Um bom exemplo são os telescópios e microscópicos,
onde sua rotação e extensão de suas lentes para maximização da imagem devem
ser extremamente precisa para que o foco seja perfeito.
Logo se conclui que a mecânica quântica é extremamente importante para a
formação de um profissional que quer ter seu diferencial no mercado que irá
enfrentar no decorrer de sua carreira após a conclusão do curso

18. VI - Conclusão
Embora ainda hoje se ensine a teoria de Bohr, o modelo atómico de Rutherford, a
hipótese de De Broglie e a equação de Schröndinger, falta muitas vezes ensinar
como tudo isso se torna uma teoria consistente, útil, que é usada todos os dias
naturalmente por muitos físicos ao redordo mundo.
A física quântica não é um monstro, ou um fantasma, ou uma teoria científica que se
baseia em acreditar em particulas-onda, em outras idéias que vão contra o bom
senso.
A física quântica é um ramo da física tão sério como qualquer outro e tão correto
quanto qualquer outro. Nenhum ramo da física é imune a erros ou a alterações
futuras, mas essas alterações têm que ser bem fundamentadas quer teoricamente
mostrando o como e um porquê, quer experimentalmente assegurando que essas
alterações estão de acordo com o Mundo que a física pretende estudar.
Não cabe na física quântica, ou qualquer outro ramo da física, nenhuma ponta de
misticismo, ou véus de mistério, nem características enigmáticas. A principal
característica de um cientista é o seu espírito crítico. Ter espírito crítico é diferente
de ser cético.
Ter espírito crítico é aceitar o que poder ser comprovado experimentalmente como a
melhor aproximação da verdade, aceitar o que ainda não foi comprovado
experimentalmente como uma possível aproximação da verdade e aceitar como
errado tudo o que foi comprovado experimentalmente não ser nem sequer uma
aproximação da verdade.
Um cientista também tem imaginação, é uma das suas mais poderosas ferramentas,
mas a sua função não é convencer as pessoas de que o ele imaginar é real, mas
sim mostrar a todos onde, na realidade, está aquilo que ele imaginou.
Espero que depois de ler este texto tenha uma idéia mais clara do que é física
quântica, no que ela se baseia e porque precisamos dela para entender o mundo.
Espero também que este texto seja uma forma de o colocar mais próximo da
verdade da física quântica e mais longe de aceitar abusos decorrentes do uso
infundado dessa mesma física quântica.
A aplicação da mecânica quântica às diversas estruturas de potencial, fez surgir
resultados bastante interessantes sobre a probabilidade de encontrar a partícula em
determinada região.
Conclui-se que o aumento da energia da partícula para valores superiores ao do
potencial, nem sempre implica um aumento da probabilidade da partícula o transpor.
Estes resultados não seriam obtidos se o problema fosse abordado através de uma
análise clássica, newtoniana.

19. Física do Sol
I - Introdução
A estrela mais próxima da terra é o Sol.
Todos os planetas do sistema solar giram em volta dela, cada um com um período
diferente. Para a maioria dos planetas em nosso sistema solar, o sol é responsável
pelo suprimento de energia.
Frequentemente são feitas varias perguntas a respeito do sol, as mais comuns são:
Como o sol funciona?
Do que ele é feito?
Antes de responder, veremos alguns conhecimentos a respeito do sol.
A quantidade de massa que o sol tem é 332,959 vezes a massa da terra, onde em
seu interior poderiam caber para cima de 1,3 milhões de terras, é constituído
principalmente dos gases hidrogênio e hélio, dois gases mais leves que
conhecemos.
Quando se diz que o sol tem quase 98% de gases a pergunta que aparece é: É
possível o sol ter tanta massa e ser tão grande sendo formado por gases?
É uma história muito longa que nem mesmo os cientistas que estudam o sol e outras
estrelas sabem explicar exatamente como acontece, mas sabem que antes de
existir o sol e outros planetas, o que existia era uma enorme nuvem de gases e
poeira muito maior que o sistema solar.
Esses são gases que conhecemos como: oxigênio, nitrogênio e principalmente
hidrogênio e hélio. A poeira são elementos químicos como ferro, ouro, uranio e etc...
Mas a maior parte dessa nuvem era composta por hidrogênio e hélio. Há uma
explicação que ainda não é bem explicada que essa nuvem encontrou condições
para se aglomerar, se juntar em pequenos blocos, esses blocos começaram a se
juntar em blocos cada vez maiores.

20. Um desses blocos, o que se formou primeiro, no centro da nuvem, ficou tão grande
e pesado que sua força gravitacional tornou-se suficiente para reter os gases com
muita facilidade.
Esse bloco aumentou tanto de tamanho e massa que acabou por se transforma
numa estrela: O Sol.
Os Blocos menores que se formaram ao redor do bloco central deu origem aos
planetas. Essa teoria da nuvem de gás e poeira é a mais aceita entre cientistas
atuais.
Outro conhecimento muito interessante é sua localização.
O sol está há 33,000 anos luz do centro galáctico, o que corresponde a 2/3 do raio
galáctico. O sol também esta orbitando em relação ao centro gravitacional da nossa
galáxia.
O ano do sol é de aproximadamente 230 milhões de anos terrestres e sua
velocidade orbital é de 250 km/s, sendo que todos os demais corpos do sistema
solar o acompanham nessa viagem.
Sabe-se que o sol realizou cerca de 250 revoluções completas até hoje e sua idade
é de cerca de 4,5 bilhões de anos.
E sua Temperatura?
A camada exterior visível do sol é chamada fotosfera e tem uma temperatura de
6000 º C (11000 º F).
Esta camada tem um aspecto manchado devido ás erupções turbulentas de energia
á superfície.
A energia solar é criada na zona profunda do núcleo do sol, onde a temperatura de
(15 000 000 º C; 27 000 000 º F) e pressão de (340 bilhões de vezes a do ar na terra
ao nível do mar) é tão intensa que ocorrem reações nucleares.

21. http://websmed.portoalegre.rs.gov.br/smed/inclusaodigital/atividades_educativas/denise/sistema_solar/imagens/sistema_solar.j
pg
II - Revisão Bibliográfica
Com a lei da gravitação de Isaac Newton (1642 – 1727), foi possível obter a massa
da nossa estrela que é estimada em 332.959 vezes a massa da terra, com um raio
de 695.500 km.
Sua densidade média é de 1,4g/cm³, e seu eixo de rotação tem uma inclinação em
relação ao plano da eclíptica (plano orbital da terra ao redor do sol) de 7º 15’’.
Sua gravidade na superfície é apenas 28 vezes maior que a gravidade da terrestre.
Mesmo sua massa sendo milhares de vezes maiores que a da terra. Sua superfície
não é sólida, está em estado de plasma e gás.
99,867% de toda massa do nosso sistema solar representa o sol e a massa restante
está dividida entre planetas, asteroides, satélites e cometas do nosso sistema solar.
A massa do sol representa a seguinte distribuição.
 Características Químicas.
Amadas Externas (fotosfera e pouco abaixo)
0,2% de elementos pesados
7,8% de hélio
92% de hidrogênio
 Características físicas do Sol
Raio 695.500 km 109 raios terrestres
Superfície 6,161. 013 km 11.881 vezes a terrestre

22. Volume 1,441. 018 km³ 13.106 vezes o terrestre
Massa 191.030 kg 332.959 vezes a terrestre
Densidade 1,4 g/cm³ 0,26 vezes a terrestre
Luminosidade 391.027 KW ---------------------------------
Temperatura Superficial 5770 K ---------------------------------
Temperatura no Centro 15107 K ---------------------------------
Gravidade Superficial 276 m/s² 28 vezes a terrestre
- O funcionamento do sol e sua estrutura interna.
Os cientistas só conheciam as reações químicas (combustão) para produzir fogo e
calor e pensavam que o sol funcionava da mesma maneira, mas com esse
funcionamento, o sol não duraria 100 anos, como o sol tem mais de 100 anos, a
natureza criou uma maneira mais eficiente de produzir energia.
Só na metade desse século é que se descobriu a existência da energia nuclear.
A energia do sol é a energia nuclear, que é produzida com o hidrogênio fazendo
papel de combustível. Sabendo como elevar a temperatura de um gás podemos
entender como ocorrem às reações nucleares do sol.
Quando comprimimos determinado gás ele aquece, ou seja, podemos tomar como
exemplo um pneu de bicicleta que quando enchido manualmente o bico do pneu e o
bico da bomba ficam aquecidos.
Isso acontece, pois o ar(gás) que está dentro da bomba é comprimido pela força que
você faz, e quanto mais compressão tiver, mais quente o bico do pneu e da bomba
ficaram.
Agora imagine o sol que tem a pressão milhares de vezes maior que o da terra.
Sabemos também que quanto maior for a profundidade, maior a pressão, onde
podemos perceber quando mergulhamos em uma piscina, lago ou até mesmo no
mar, com dois ou três metros de profundidade já percebemos a mudança de pressão
em nossos ouvidos.

23. No sol pode-se afundar até 50 vezes o diâmetro da terra sem chegar ao seu centro,
é até difícil imaginar a pressão contida no sol.
É a pressão do sol que faz com que o hidrogênio atinja temperaturas de 15 milhões
de graus no centro do sol. Com o gás nessa temperatura e pressão, ocorrem as
reações nucleares que mantem o sol aquecido.
As reações nucleares do sol transformam o hidrogênio em hélio e nessa
transformação é liberada uma enorme quantidade de energia. Nós recebemos uma
pequenina parte desta energia aqui na terra.
Só no século XX que se atingiram conhecimentos teóricos suficientes para elaborar
uma teoria a respeito de toda a energia que o sol irradia.
Sabemos que o sol emite muita energia na forma de calor e luz e que está
atualmente em equilíbrio térmico, porem para se manter esse equilíbrio é necessário
uma fonte interna de energia.
Essa energia fica localizada no seu núcleo que através de reações termonucleares
funde os átomos de hidrogênio e forma átomos de hélio.
A temperatura no seu núcleo é de 15 milhões de kelvin e sua pressão é de bilhões
de atmosferas, sendo que esses valores vão decrescendo junto com a densidade,
de modo não linear, conforme se afasta do núcleo em direção á superfície.
Nesse deslocamento de energia ocorre uma variação térmica na qual determina a
estrutura interna da estrela.
Os principais mecanismos de transportes energéticos do sol é o radioativo e o
convectivo, explicados a seguir:
Radioativo: é uma camada do sol onde a energia propaga-se da mesma maneira
que a luz, ou seja, ”zona de irradiação” onde não depende do meio para se
propagar.
O meio atua no sentido de atenuar a energia.

24. Convectivo: é a camada no qual a energia se propaga através de movimentos
convectivos, ou seja, a parte que esta aquecida no núcleo sobe e a que está na
superfície e perdeu um pouco sua temperatura desce.
Com esse processo, o sol esta emitindo energia desde sua ignição a 4,5 bilhões de
anos.
A emissão de energia do sol não é uniforme, ou seja, há variações no fluxo de
energia emitida.
O mínimo de emissão de energia atribui-se o nome de “sol calmo” e o máximo de
“sol ativo”, e esse mínimo ou máximo observamos com fenômenos em toda sua
camada.
Essas variações influenciam o meio interplanetário, sendo que na terra observamos
muitos efeitos na atmosfera e no campo magnético.
O campo magnético é produzido por algumas linhas nas a proximidades das
manchas solares, podem ser elas duplas ou até mesmo triplas, ou seja, no lugar de
uma linha de onda, se vê uma linha a direita e uma a esquerda da linha original, ou
até mesmo a original e duas outras laterais.
Esse fenômeno de duplicação de linhas é chamado de efeito Zeeman e ocorre
quando a fonte emissora de luz está submetida a um campo magnético.
George Ellery Hale (1868 - 1938) foi quem detectou os campos magnéticos solares.
-Estrutura externa do sol
Começaremos com a fotosfera que a olho ni podemos observa que a superfície solar
é bastante uniforme.
Ela é formada por pequenas estruturas hexagonais, os grânulos, de forma irregular e
separada por zonas mais escuras.
Posteriormente verificou-se que essas estruturas são topos de colunas ascendentes
de gás aquecido, que ao esfriar desce pela zona escura vizinha decorrente do
processo de convecção, que mistura o gás nas extremidades inferiores a fotosfera.

25. A diferença de temperatura entre os grânulos e as zonas escuras é de cerca de
1000 K.
A fotosfera é a camada sob o qual o sol torna-se completamente opaco a luz vizivel,
e é a camada mais funda do sol que pode ser observada.
Estima-se que a espessura da fotosfera meça algo entre dezenas e centenas de
quilômetros.
Também temos a cromosfera, uma região externa a fotosfera.
A temperatura na cromosfera se reduz a partir da fotosfera até atingir 500 km de
altitude com 4000 K, e então há outro aumento até atingir 9000 K a uma altitude de
2000 km quando se inicia a coroa.
A coroa é uma camada do sol muito impressionante e a mais extensa delas, pois
abrange praticamente todo o sistema solar.
A densidade da matéria nessa camada é cerca de 10 milhões de vezes menor que
na fotosfera e diminui conforme se afasta do sol.
Em condições normais não pode ser vista, pois a sua emissão de luz é um milhão de
vezes menor que a luz da fotosfera.
Pode ser vista em eclipses solares totais e com o coronógrafo.
A coroa pode ser distinguida em três regiões:
Coroa interna com espessura de 1,3 raios solares a partir da cromosfera; Coroa
intermediária que vai de 1,3 a 2,5 raios solares e a coroa externa de 2,5 a 24 raios
solares.
Ao longo da translação terrestre, a terra caminha imersa na corroa solar, e a
radiação presente nela (advinda do sol) bombardeia continuamente nosso planeta.
Veja algumas imagens para entender melhor:

26. Coroa Camadas
http://blog.cienctec.com.br/wp-content/uploads /2012/11/coroa_solar_1_agosto_2012.jpg
http://astro.if.ufrgs.br/esol/zonas.gif
III – Aplicações na ciência e tecnologia
A energia do sol é uma fonte limpa e renovável de energia que devemos priorizar
sua utilização. Sua energia pode ser utilizada de varias maneiras, e é uma das
alternativas energéticas mais importantes para os próximos anos, pois as fontes de
energias não renováveis além de serem caras e um dia acabar, prejudica o meio
ambiente.
A quantidade de energia solar que alcança a terra pode ser captada por painéis
solares e transformada em energia elétrica ou mecânica, como também podemos
utilizar esta energia para aquecer a água em residências, para o banho, piscina e
até mesmo em processos industriais, fazendo uso de aquecedores solares.
A energia solar além de ser renovável, representa uma grande economia no
consumo de energia não renovável e de combustíveis, como também é uma energia
que não polui quando em uso.
Essa tecnologia vem se evoluindo e se tornando mais barata, possibilitando seu uso
em grande escala.

27. Mais temos uma grande desvantagem na qual dependemos da situação climática
para a captação de energia, e sua forma de armazenamento comparada com a
energia elétrica e outras é pequena.
Podemos dizer também que a energia solar faz parte das hidroelétricas.
A energia solar aquece a água do mar fazendo evaporar e quando chove, essa água
volta em estado liquido para locais mais altos, resumindo em energia potencial
acumulada para girar as turbinas e gerar energia elétrica.
A energia eólica também tem origem solar, pois os ventos surgem com o
aquecimento das massas de ar provocando as correntes de convecção.
Com isso podemos ter uma ideia de quão é importante a energia solar para nossa
sobrevivência.
Pela primeira vez na América latina, pesquisadores viabilizam produção de energia
solar em escala industrial. Só será possível por criarem um processo de fabricação
de painéis que captam radiação do sol e a transformam em energia elétrica.
Módulos fotovoltaicos são os primeiros fabricados em escala industrial na América
latina que foi produzido no núcleo tecnológico de energia solar da PUC do rio grande
do sul.
A atuação da energia solar no Brasil tem sido vergonhosa, pois enquanto outros
países em desenvolvimento investe em energia solar, o Brasil só assisti.
Mas esse panorama chegara ao fim.
A faculdade de física da pontifica universidade católica do rio grande do sul(PUCRS)
apresentou um projeto que promete deixar a produção de energia através do sol do
Brasil em patamares competitivos com os melhores do mundo.
Para intender esta conquista, é preciso saber um pouco sobre a geração de energia
através do sol na qual tem hoje duas aplicações: No aquecimento de água e na
geração de eletricidade.

28. No aquecimento da água são utilizados coletores solares, que são dispositivos que
convertem energia solar em energia térmica, e na geração de eletricidade são
utilizadas as células solares, que convertem energia solar em elétrica.
É a segunda aplicação que é chamada de fotovoltaica e que a (PUCRS) está
trabalhando.
Quando uma célula capta o raio do sol, ela produz uma tensão muito baixa (em geral
de 0,5 a 0,6 volts), muito pouco para gerar 220 ou 110 volts.
Para resolver, trabalhamos várias células em conjunto. “Reunimos um bom numero
de células sob uma chapa de vidro e reforçamos a estrutura com uma moldura de
alumínio”, explica Moehleck (Físico que coordena a equipe da PUCRS) e assim
construíram o chamado módulo voltaico, que converte energia solar em energia
elétrica.
No Brasil não haviam sido desenvolvidos meios de produzir energia a partir desses
módulos, em escala industrial.
Segundo Moehleck os custos de produção são extremamente vantajosos, e poucos
lugares no mundo têm uma estrutura tão eficiente como a que foi criada na PUCRS,
no qual tem ima eficiência de 15,4 %, ou seja, do total de energia solar absorvida,
15,4% convertem-se em energia elétrica.
IV – Impactos produzidos na sociedade.
Temos como um grande impacto na sociedade o raio ultravioleta no qual é radiada
pelo sol e a atmosfera terrestre absorvem.
A radiação ultravioleta pode ser subdividida em UV próximo (comprimento de onde
de 380 Nm até 200 Nm mais próxima da luz visível) , UV distante (de 200 Nm até 10
Nm) e UV extremo (de 1 a 31 Nm).
Um relatório divulgado em 2009 pela organização mundial da saúde (OMS) mostra
que 60 mil pessoas por ano morrem de doenças relacionadas ao excesso de
radiação solar no corpo.
A superexposição aos raios ultravioletas causa muitos prejuízos ao ser humano.

29. Portanto, é aconselhável entender que os efeitos nocivos desses raios podem
causar ao nosso corpo em qualquer época do ano.
Essa exposição atinge todas as faixas etárias e classes sociais, a exposição á essa
radiação pode trazer prejuízos aos olhos, inflamando as córneas e a conjuntiva
(tecido do olho).
Outras doenças causadas pela radiação UV (ultravioleta) no olho é o câncer de pele
ao redor dos olhos, a catarata, degeneração macular relacionada a idade (DMRI) e
fotoqueratite.
A pele também é atingida, um dos tipos de doença na pele, provocada pelos raios
UV (ultravioleta), é o câncer, no qual é muito perigoso e difícil de tratar, se não for
diagnosticado rapidamente.
Outro fator muito interessante é que quando os seres humanos se expõem muito
aos raios solares, a pele fica cheias de rugas, manchas, fazendo a pessoa
envelhecer mais rápido.
Esses são os danos causados pelos raios solares aos seres vivos, onde prejudica a
saúde.
Mais hoje temos como evitar através de protetores solares, óculos de sol e até
chapéus que são usados como meio para diminuir a exposição da pessoa com o
raio UV e outros.
Outro impacto que foi e é influenciado pelo homem é o famoso aquecimento global,
que com o uso de combustíveis em larga escala pelo homem, a composição da
atmosfera vem mudando e o balanço térmico do planeta vem provocando o
aquecimento global.
Os sintomas são os degelos nos polos, chuvas ácidas e envenenamento da
atmosfera e de todo o meio-ambiente.
As previsões dos efeitos decorrentes para um futuro são catastróficas.
Com o aquecimento global, varias regiões do planeta vem sofrendo. Podemos tomar
como exemplo a seca, onde florestas estão sendo devastadas por falta de água, e
os seres vivos vítimas da seca passam fome.

30. Outro exemplo é o nível do mar aumentando, pois as geleiras estão derretendo por
causa da temperatura que esta acima que a normal.
O sol vem causando esses impactos ambientais, pois o homem interviu no
desequilíbrio da terra no qual estamos sofrendo.
Podemos buscar soluções limpas e ambientalmente corretas para que o mundo
comece a melhorar e voltar ao normal.
O mormaço do sol vem causando também muitos problemas respiratórios, pois vem
tirando a humidade do ar.
Se não começarmos a tomar atitudes corretas e limpas, não sobreviveremos.
A utilização das energias renováveis em substituição aos combustíveis fósseis é
uma direção viável e vantajosa, pois além de serem praticamente inesgotáveis, as
energias renováveis podem apresentar impacto ambiental muito baixo ou quase
nulo, sem afetar o balanço térmico ou composição atmosférica do planeta.
Até agora falamos dos impactos negativos que o sol traz a sociedade, mais ao fazer
este trabalho, observamos que o sol também traz impactos positivos, no qual
podemos tomar como exemplo as plantações que dependem do sol para produzir
frutas mais bonitas e gostosas.
Os raios solares participam da fotossíntese das plantas, no qual produz oxigênio,
gás em que precisamos para nossa sobrevivência.
O sol aquece a água fazendo-a evaporar, e depois a água evaporada volta em forma
de chuva regando as plantas que necessitam de água para sobreviver, abastecendo
nossas hidroelétricas para a produção de energia elétrica, como também lagos e rios
no qual bebemos como água potável e utilizamos também a água para tomar banho
e fazer outras tarefas em casa como lavar louça, carro e etc...
Como podemos notar, o sol traz coisas positivas e outras negativas, umas por culpa
do homem, outras por ser regra da natureza.
Mesmo com todos os riscos que o sol traz a nós, hoje dependemos muito dele e
continuaremos dependendo.

31. O sol é uma fonte de energia muito importante também para os animais, pois os
animais sofrem impactos positivos e negativos do mesmo jeito que o ser humano,
mesmo que somos animais também.
V - Efeito do Trabalho na formação do aluno.
Podemos observa ao longo deste trabalho que a energia solar é um bem necessário
a todas as espécies e até mesmo para a economia e desenvolvimento do planeta.
No nosso ecossistema, através de diversos ciclos naturais, a radiação solar é
convertida em diversos outros tipos de energia, uma das energias que o homem
necessita é a elétrica, na qual usamos para o conforto.
O trabalho sobre a física do sol é muito importante para nossa formação, pois
estudamos através deste uma forma de harmonizar as construções futuras ao clima
e características locais, pensando no homem que habitará ou trabalhará nelas.
Sabemos que a energia solar é uma fonte muito importante para o homem, pois ao
construir um prédio como engenheiro civil, sabe-se que com o sistema de captação
de raios solares para a geração de energia no prédio, como uma forma de energia
alternativa, pode valorizar a construção como também cooperar com o meio
ambiente.
Essa visão não é só para o engenheiro civil, mais sim para todas as engenharias,
pois o sol é importante para o planeta inteiro independente da área.
Para que possamos ter uma plantação rica e bonita, devemos saber e intender um
pouco sobre o sol, pois as plantas para dar os frutos necessitam de raios solares, e
ao sabermos como funcionam os raios solares podemos controlar a plantação.
Hoje em dia se pensa muito em energias renováveis.
Esse conhecimento para o aluno viabiliza um pensamento diferenciado, no qual com
os recursos naturais do sol podemos melhoras o mundo e ser um grande
profissional.

32. Um engenheiro ao montar um projeto, também tem que ter conhecimentos sobre
onde o sol nasce, pois ao construir uma janela, precisa-se pensar no conforto da
pessoa que habitará aquele apartamento ou até mesmo uma casa.
A valorização do trabalho é ganho com pequenas atitudes que viabilizam a
economia e valorização do meio, para uma empresa de grande porte, o profissional
que tem uma visão na qual ajude a empresa crescer é importantíssimo.
Ao aprendermos a física do sol, podemos tirar alguns proveitos na qual usamos a
favor da empresa ou indústria em que trabalhamos.
O aquecimento global é um fator no qual é muito estudado e valorizado nos tempos
de hoje, no qual é importantíssimo para que possamos ter um futuro melhor.
O sol também é responsável pelo clima terrestre. O Sol causa furacões, tornados e
etc...
Ao projetar um prédio, o engenheiro tem que calcular de acordo com as condições
climáticas do local, pois para que o prédio não caia matando vidas que habitam este
prédio, os engenheiros tem que estudar o clima local que é causado pelo sol.
O aquecedor solar vem sido muito usado ultimamente em prédios de alto padrão,
pois é uma fonte limpa.
O trabalho acadêmico realizado sobre a física do sol foi de mera importância para
nossa formação, pois os profissionais de hoje em dia dependem muito de
conhecimentos como esse, pois hoje em dia temos que usar as fontes renováveis
em nosso favor, pois nosso planeta esta em mudança e não sabemos o que estar
por vir.
Se evitarmos essa mudança antes que ela aconteça totalmente é melhor do que
continuarmos errando com pequenas coisas.

33. VI – Conclusão
Percebemos com esse trabalho que o sol é importante para o nosso planeta, pois a
energia radiada sobre a terra é responsável por varias formas de energias
renováveis que favorecem o ser humano.
A física do sol complementa um universo magnifico, cheio de transformações
químicas sendo a mais principal e a que mantém nosso sol vivo a transformação do
hidrogênio em hélio, no qual o hidrogênio sofre uma pressão tão alta que é
comprimida e se transforma em hélio, gerando assim a energia nuclear que vem do
sol.
Também sabemos que o sol é essencial pra vida humana, animal, vegetal e marinha
na terra, e que tem um campo magnético em atividade intensa.
As famosas manchas solares são as áreas gélidas do sol, onde o plasma desloca-se
na vertical e não horizontalmente para descer a essas áreas que são as manchas
solares e com isso, a propagação de calor e a temperatura nesses pontos diminuem,
formando as manchas solares, as quais, também tem parte no processo que manda
para fora a energia solar.
Nosso sol é uma verdadeira bomba em nosso sistema solar.
Sabemos que ele ainda tem uma vida longa para frente e após isso sofrerá um
grande colapso.
Sua energia é muito importante pois é vista como uma energia de baixa potencia de
poluição.
Concluímos então que o sol é de extrema importância para nosso planeta e que se
trata não somente de uma estrela, mas de uma estrela grandiosa, capaz de lançar
partículas energizadas á milhares de quilômetros em nosso sistema solar, que tem
capacidade para fornecer calor e luminosidade por um longo tempo além do mais, é
a nossa fonte da vida na terra e que aquece durante todo o dia nosso planeta.

34. Bibliografia
Mecânica Quântica
http://carreteiro.net/engenharia/wp-content/uploads/2011/04/EXEMPLO-6.pdf
http://fisica.net/quantica/resumo_de_conceitos_da_mecanica_quantica.pdf#pa
ge=58
http://fisica.net/quantica/resumo_de_conceitos_da_mecanica_quantica.pdf#pa
ge=34
http://www.fisica.net/quantica/resumo_de_conceitos_da_mecanica_quantica.p
df#page=41
http://www.scielo.br/pdf/ciedu/v10n2/07.pdf
Física Do Sol
http://www.fisicaequimica.net/astronomia/sol.htm
http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/energia/o-sol-e-a-energia.php
www.sofisica.com.br/conteudos/curiosidades/ceu_azul.ph
www.fisicamoderna.blog.uol.com.br
www.mundoeducacao.com.br
www.brasilescola.com/fisica/o-combustivel-sol.ht
www.inape.org.br/astronomia-astrofisica/sol
http://pt.wikipedia.org/wiki/Sol