Problemas:
Todos os
problemas escolhidos são
de fundamental
importância para o desenvolvimento da Física e da
ciência em geral. Nesta edição do FIFE, os
problemas a serem investigados pelos grupos (de 6 alunos)
são:
1. Como medir a
velocidade da luz?
A velocidade da luz é uma das constantes mais importantes da Física. No entanto, devido ao seu altíssimo valor, se torna complicado encontrar uma forma eficiente de medi-la. Este projeto irá mostrar como é possível medir esse valor, além de apresentar conhecimentos sobre o tratamento de dados experimentais e de conceitos de ótica geométrica.
A velocidade da luz é uma das constantes mais importantes da Física. No entanto, devido ao seu altíssimo valor, se torna complicado encontrar uma forma eficiente de medi-la. Este projeto irá mostrar como é possível medir esse valor, além de apresentar conhecimentos sobre o tratamento de dados experimentais e de conceitos de ótica geométrica.
2. Espectroscopia de
átomos e moléculas.
Neste experimento pretendemos mostrar o quão útil pode ser o método de espectroscopia no estudo de materiais. A análise do espectro eletromagnético de emissão ou absorção de gases e até mesmo de alguns sólidos e líquidos nos dão uma quantidade incrível de informações sobre a estrutura atômica e molecular dos constituintes desses materiais. O desafio proposto aos alunos será: "Do que é feita a matéria?". Com isso, abordaremos de maneira simples e bastante visual os conceitos modernos de átomos, moléculas, espectro eletromagnético, além de tópicos como "Introdução à Mecânica Quântica".
Neste experimento pretendemos mostrar o quão útil pode ser o método de espectroscopia no estudo de materiais. A análise do espectro eletromagnético de emissão ou absorção de gases e até mesmo de alguns sólidos e líquidos nos dão uma quantidade incrível de informações sobre a estrutura atômica e molecular dos constituintes desses materiais. O desafio proposto aos alunos será: "Do que é feita a matéria?". Com isso, abordaremos de maneira simples e bastante visual os conceitos modernos de átomos, moléculas, espectro eletromagnético, além de tópicos como "Introdução à Mecânica Quântica".
3. A existência do
éter.
Uma importante preocupação surgiu entre os físicos no final do século XIX, com uma grande discordância entre dois pilares da Física: o Eletromagnetismo e a Mecânica de Newton. A discórdia estava relacionada ao fato de que a velocidade da luz deveria, para o Eletromagnetismo, ser constante independentemente do referencial inercial no qual se está fazendo a medida, o que contraria as leis da Mecânica. Para solucionar este problema foi proposta a existência de um meio especial denominado "éter"; na tentativa de identificá-lo experimentalmente, Michelson e Morley construíram um interferômetro (que será reproduzido pelos alunos nesta experiência) e mostraram, com ele, que o éter não existe e que o erro se encontrava, de fato, na Mecânica Newtoniana, lançando uma semente que motivaria ainda mais Einstein a propor sua Teoria da Relatividade Especial.
Uma importante preocupação surgiu entre os físicos no final do século XIX, com uma grande discordância entre dois pilares da Física: o Eletromagnetismo e a Mecânica de Newton. A discórdia estava relacionada ao fato de que a velocidade da luz deveria, para o Eletromagnetismo, ser constante independentemente do referencial inercial no qual se está fazendo a medida, o que contraria as leis da Mecânica. Para solucionar este problema foi proposta a existência de um meio especial denominado "éter"; na tentativa de identificá-lo experimentalmente, Michelson e Morley construíram um interferômetro (que será reproduzido pelos alunos nesta experiência) e mostraram, com ele, que o éter não existe e que o erro se encontrava, de fato, na Mecânica Newtoniana, lançando uma semente que motivaria ainda mais Einstein a propor sua Teoria da Relatividade Especial.
4. O caráter corpuscular da
luz.
Por muitos séculos existiu a dúvida: será a luz uma onda ou uma partícula? Inicialmente pensada como partícula, a luz foi então considerada como onda nos séculos XVIII e XIX, sendo amplamente estudada por diversos experimentos e pela teoria eletromagnética clássica. No início do século XX, Einstein, para explicar o chamado efeito fotoelétrico e inspirado nos estudos de radiação de um corpo negro realizados por Planck em 1900, propôs que a luz seria formada por pacotes de energia (quanta), partículas sem massa posteriormente chamadas de fótons. Este experimento dá uma prova concreta do caráter corpuscular da luz e deu a Albert Einstein o Prêmio Nobel de Física.
Por muitos séculos existiu a dúvida: será a luz uma onda ou uma partícula? Inicialmente pensada como partícula, a luz foi então considerada como onda nos séculos XVIII e XIX, sendo amplamente estudada por diversos experimentos e pela teoria eletromagnética clássica. No início do século XX, Einstein, para explicar o chamado efeito fotoelétrico e inspirado nos estudos de radiação de um corpo negro realizados por Planck em 1900, propôs que a luz seria formada por pacotes de energia (quanta), partículas sem massa posteriormente chamadas de fótons. Este experimento dá uma prova concreta do caráter corpuscular da luz e deu a Albert Einstein o Prêmio Nobel de Física.
5. Física de Plasmas.
Como fazer um filme metálico com a espessura de alguns micrometros (10-6m)? Uma das técnicas utilizadas na confecção desses filmes envolve justamente a Física de Plasmas. A desposição de filmes finos, alguns com espessura da ordem de até alguns nanometros (10-9m), já é uma técnica bem conhecida atualmente e junto com ela muitas aplicações surgiram nas mais diversas áreas: alimentação, próteses e embalagens dentre outras. Durante a semana, os alunos entrarão em contato com o método de Pulverização Catódica, também conhecido como “sputtering”, um processo de evaporação em vácuo que remove fisicamente porções de um material, o alvo, e o deposita na forma de um filme fino em uma superfície adjacente, chamada substrato. Além disso, os alunos também aprenderão sobre descargas elétricas luminescentes, plasmas, cinética molecular e vácuo.
Como fazer um filme metálico com a espessura de alguns micrometros (10-6m)? Uma das técnicas utilizadas na confecção desses filmes envolve justamente a Física de Plasmas. A desposição de filmes finos, alguns com espessura da ordem de até alguns nanometros (10-9m), já é uma técnica bem conhecida atualmente e junto com ela muitas aplicações surgiram nas mais diversas áreas: alimentação, próteses e embalagens dentre outras. Durante a semana, os alunos entrarão em contato com o método de Pulverização Catódica, também conhecido como “sputtering”, um processo de evaporação em vácuo que remove fisicamente porções de um material, o alvo, e o deposita na forma de um filme fino em uma superfície adjacente, chamada substrato. Além disso, os alunos também aprenderão sobre descargas elétricas luminescentes, plasmas, cinética molecular e vácuo.