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 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.

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".

3. A luz é onda ou a luz é partícula? (O efeito fotoelétrico)
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 uma gama grande de experimentos. 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 Nobel de Física.

4. A luz é onda ou a luz é partícula? (Difração por fenda dupla).
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 uma gama grande de experimentos. Também no início do século XX, Young propôs um experimento para demonstrar que a luz seria uma onda. Este experimento dá uma prova concreta do caráter ondulatório da luz.


5. Partículas elementares (Além dos prótons, elétrons e nêutrons)
Nas aulas teóricas serão abordados temas como: história e descoberta das partículas elementares; detectores; e introdução à relatividade restrita. Para as aulas experimentais, será montado um telescópio de múons, que é um aparato sensível à passagem de partículas (múons) e é constituído por um detector e um tubo fotomultiplicador que converte os sinais medidos pelo detetor em sinais elétricos, os quais serão medidos em um osciloscópio. Serão utilizadas a mecânica clássica e a teoria especial da relatividade para calcular a intensidade esperada para os múons na superfície da Terra. Mediremos a intensidade vertical de múons para demonstrar que somente com a dilatação do tempo de vida dos múons, ou a contração do espaço no referencial do múon, podemos explicar os resultados experimentais. A idéia desse experimento é mostrar aos alunos que o universo é formado por muito mais partículas do que eles estão acostumados a estudar em sala de aula.