Os Fundamentos da Física

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CENTRO DE ENSINO MÉDIO AVE BRANCA

Alan farias dos santos

Matheus de Souza Silva

Jonatha Borges Fernandes

FÍSICA: reposição de conteúdo.

BRASÍLIA

2015

Alan farias dos santos

Matheus de Souza Silva

Jonatha Borges Fernandes

FÍSICA: reposição de conteúdo.

Trabalho apresentando resultados da pesquisa como reposição de conteúdo.

Orientador: Jonathan

BRASÍLIA

2015

Sumário

1. INTRODUÇÃO4

2. FISÍCA5

2.1. VELOCIDADE DA LUZ5

2.2. IDEIAS DE NEWTON SOBRE A NATUREZA DA LUZ E CORES DO OBJETO6

2.3. INSTRUMENTOS OPTICOS8

2.4. IMAGEM DE UM OBJETO EXTENSO9

2.5. EQUAÇÃO DO ESPELHO ESFÉRICO10

2.6. REFRAÇÃO DA LUZ13

2.7. REFLEXÃO DA LUZ15

3. QUESTÕES 17

4. CONSIDERAÇÕES FINAIS 43

5. REFERENCIA 44

1. INTRODUÇÃO

Nesse trabalho iremos falar sobre alguns fundamentos da física, coisas que nem imaginaríamos que contém física, mostraremos o uso na vida cotidiana e trouxemos alguns exemplos. Vários temas estão sendo abordados, mas de uma maneira mais profunda.

1. FISÍCA

1. VELOCIDADE DA LUZ

A velocidade da luz é representada pela letra “c”, o metro por segundo da velocidade da luz é equivalente por 299 792 458. O “c” vem do latin celeritas que significa rapidez ou velocidade.

        A muito tempo atrás todos acreditavam que a luz era instantânea e que poderia ser vista por um observador quando ela fosse reproduzida a partir de uma fonte, mas James Clerk Maxwell provou o contrario que a luz se propaga através de um meio ela o faz com uma velocidade determinada.

        No vácuo, a velocidade da luz qual quer que seja a frequência ou cor é de 3,0x 105 km/s ou 3,0 x 108 m/s. É no vácuo que a velocidade da luz é maior já em meios matérias é o contrario, velocidade da luz já é menor.

        A velocidade da luz é um fato que ocorre desde a antiguidade, acreditava-se que a luz não acabava, ou seja, era infinita. O físico Galileu Galilei criticou as ideias e foi atrás da verdade, Galileu conhecido como pai da experimentação fez vários experimentos na tentativa de esclarecer a verdade.

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1. IDEIAS DE NEWTON SOBRE A NATUREZA DA LUZ E CORES DO OBJETO

Isaac Newton curioso em descobrir por que tal acontecimento ocorria, pegou um prisma totalmente polido e o colocou frente a um orifício que ele mesmo fizera na janela do seu quarto. Com esse feito, ele percebeu que a luz branca, proveniente do Sol, se dispersava em feixes coloridos e a esse conjunto de cores chamou spectrum. Newton não era a favor da idéia de que esse colorido surgia devido a impurezas existentes no prisma. Assim sendo, realizou novo experimento onde deixava apenas uma cor passar através de um segundo prisma. Com isso, verificou que o mesmo não adicionava nada ao feixe de luz que incidia sobre ele. Dessa forma, o físico lançou a hipótese de que a luz não era pura, mas sim formada pela mistura ou superposição de todas as cores do espectro, e concluiu ainda que a luz se decompõe por causa da refração que sofre ao passar de um meio para outro com índices de refração diferentes.                       .

             Além de fazer o estudo sobre a dispersão da luz, Newton teorizou sobre as cores dos corpos. Segundo ele “as cores de todos os corpos são devidas simplesmente ao fato de que eles refletem a luz de uma certa cor em maior quantidade do que as outras”. Essa teoria teve grande oposição no meio científico, fato esse que levou Isaac Newton a publicar seus trabalhos sobre a óptica somente muitos anos mais tarde.

            Isaac Newton (1643-1726) estudou o trabalho de Gassendi na juventude e preferiu essa hipótese. Ele publicou sua Hipótese Sobre a Luz em 1675, a qual dizia que ela era composta de corpúsculos (partículas de matéria) que eram emitidas em todas as direções a partir da fonte de luz. Um dos argumentos que usou foi que as ondas podiam contornar obstáculos, e quanto que a luz só viajava em linha reta. Entretanto, ele explicou a difração (que havia sido observada por Grimaldi) dizendo que as partículas de luz podiam criar ondas no Éter.                              .

Em 1660, Robert Hooke (1635-1703) publicou uma teoria ondulatória da luz. Christiaan Huygens (1629-1695) trabalhou em sua própria teoria da luz a partir de 1678 e publicou seu Tratado Sobre a Luz em 1690. Ele propôs que a luz era emitida em todas as direções como uma série de ondas em um meio chamado "éter luminífero". Como, as ondas não são afetadas pela gravidade, ele assumiu (corretamente) que elas reduziam a velocidade ao atravessar um meio mais denso. 

             A teoria ondulatória predizia que as ondas de luz poderiam interferir umas com as outras, como o fazem as ondas sonoras - isso foi comprovado em 1800 por Thomas Young (1773-1829) - e que a luz poderia ser polarizada. Young mostrou que a luz se comportava como ondas. Ele também propôs que diferentes comprimentos de ondas eram por nós percebidos como diferentes cores e explicou a visão em cores em termos de receptores para as três cores primárias existentes nos nossos olhos. 

          Em 1845, Michael Faraday (1791-1867) descobriu que o ângulo de polarização de um feixe de luz podia ser alterado por um campo magnético, um efeito chamado hoje de rotação Faraday. Esta foi a 1ª evidência da relação da luz com o magnetismo. Faraday propôs em 1847 que a luz era uma vibração eletromagnética de alta frequência, que podia propagar-se mesmo na ausência de um meio. Inspirado pelo trabalho de Faraday, James Clerk Maxwell (1831-1879) estudou a radiação eletromagnética e a luz. Ele deduziu teoricamente que as ondas eletromagnéticas se propagam no espaço vazio em velocidade constante. O valor teórico deduzido coincidiu com a velocidade da luz previamente medida. A partir disto, Maxwell concluiu que a luz era uma forma de radiação eletromagnética. Ele publicou isto em 1872. No ano seguinte, ele publicou seu "Tratado de Eletricidade e Magnetismo", que continha uma descrição matemática completa dos campos elétrico e magnético, hoje conhecida com Equações de Maxwell. Um pouco depois, Heinrich Hertz (1857-1894) confirmou experimentalmente a teoria de Maxwell, gereando e detectando ondas de rádio em laboratório e mostrando que elas se comportavam como a luz visível, exibindo propriedades como reflexão, refração, difração e interferência. A teoria de Maxwell e os experimentos de Hertz levaram ao desenvolvimento do radio, radar, televisão, imagem eletromagnética, e comunicação.

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