Trabalho De Física Colégio Satélite 3º Bimestre

COLÉGIO SATÉLITE

CURSO DE FÍSICA

 RODRIGO BUARQUE AMARANTOS

TRABALHO DE FÍSICA

SALVADOR

2018

Mecânica quântica, ciência básica e geração de riqueza

A mecânica quântica é atualmente considerada a teoria básica que descreve a evolução dinâmica e o comportamento de todos os objetos que conhecemos na natureza. Até o início do século 20, a mecânica clássica ou mecânica newtoniana ocupou essa posição importante. A descrição física da natureza usa a matemática como linguagem básica. Uma vez definido o sistema de interesse com seus componentes básicos, é necessário caracterizar as variáveis ​​que descrevem o estado específico do sistema e a forma como esses componentes interagem. Por fim, para descrever como o sistema muda ao longo do tempo, ou seja, evolui dinamicamente, é necessário entender as equações básicas que controlam como essas variáveis ​​mudam. Além dessas equações, existem problemas conceituais de interpretação de resultados matemáticos e vinculá-los a observações experimentais.

Na mecânica clássica, as variáveis ​​dinâmicas são a posição e o momento linear das partículas, e as equações que descrevem a evolução temporal dessas variáveis ​​são as equações de Newton. Essa equação descreve basicamente a taxa na qual a posição e o momento mudam ao longo do tempo e relaciona essa taxa à força entre as partículas. Conceitualmente, uma das ideias centrais da mecânica newtoniana é rastrear a trajetória de cada partícula com absoluta precisão e prever com precisão e segurança os resultados de medição futuros com o conhecimento das condições atuais do sistema. O mundo é como uma máquina sofisticada. De meados do século XVIII ao início do século XX, essa cosmologia mecânica penetrou desde a física até outras áreas do pensamento humano.

Escolhi esse texto pois me despertou curiosidade uma revisão sobre ciência básica e sua relação com a mecânica quântica e geração de riqueza. Considero que o texto explica os conceitos fundamentais da mecânica quântica com bastante clareza, de maneira bastante didática para quem ainda não está familiarizado com essa área, dando contexto histórico e bases da mecânica quântica. Ao ler o texto, percebi que ele resume o impacto da mecânica quântica na sociedade e no cotidiano, o que é algo que considero essencial pois aproxima o leitor de um tema tão complexo.

Para explicar o comportamento de moléculas, sólidos, reações químicas e vida, é necessário conhecer a composição do sistema de interesse (quais átomos estão envolvidos) e usar a mecânica quântica e teorias que descrevem as interações carregadas. Partículas e campos eletromagnéticos, isso é eletromagnético. O tipo de átomo determina quais núcleos existem, e a interação entre esses núcleos e elétrons - e a interação entre esses átomos - determina a chamada estrutura eletrônica do material. Essa estrutura eletrônica é responsável pela maioria das propriedades observadas do material. Como eles emitem e absorvem luz, como eles carregam (são um isolante, metal ou semicondutor), a dureza do material, etc. A descrição desta estrutura eletrônica requer a solução de equações da mecânica quântica. Neste caso, é impossível usar a física newtoniana.

Segundo o texto, “a revolução na forma como nos comunicamos e obtemos informações hoje em dia está diretamente ligada aos avanços no poder de processamento e à constante redução dos preços dos computadores”, o que está essencialmente ligado à evolução da CPU (unidade de processamento central), cujo principal componente é o transistor de efeito de campo, ou Mosfet, dispositivo que possui uma estrutura de capacitor, em que um material dielétrico, o óxido, separa um material com características metálicas de um material semicondutor, que no caso é o silício.

Através da aplicação de um campo elétrico entre o metal e o semicondutor, cargas elétricas são acumuladas ou removidas de uma pequena região do semicondutor próxima ao óxido.

O texto segue com descrições sobre os processos de evolução da CPU, até que chega à uma seção dedicada a lasers e comunicação. O laser nada mais é do que uma amplificação da luz por emissão estimulada de radiação De maneira bastante resumida, a principal utilização do laser na atualidade está voltada à transmissão de informação via fibras óticas e ao armazenamento e troca de informações via CDs. Nesses casos a emissão de radiação é feita a partir de um dispositivo baseado em materiais semicondutores, que são as heterojunções semicondutoras. Vale lembrar que o texto foi publicado por volta de 2008, por isso podemos observar algumas mudanças em relação à realidade atual.