EXTENSÃO IFGW
VII Física nas Férias
(V Escola Avançada de Física)
 
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 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 e Difração por fendas)
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.

  

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, que é a difração da luz por fendas.




4. 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.



5. Supercondutividade
O fenômeno da supercondutividade é um fenômeno físico que foi descoberto em 1911 pelo físico holandês Kamerlingh Onnes, o qual recebeu o prêmio Nobel dois anos mais tarde em virtude de seus trabalhos com baixas temperaturas. Ele verificou que certos tipos de substâncias quando em temperaturas muito baixas, muito próximas do zero absoluto, apresentavam resistência elétrica quase nula, ou seja, os elétrons livres que fazem a condução elétron da corrente elétrica podiam transitar livremente na rede cristalina. Esse fenômeno, observado por Onnes, ficou conhecido como supercondutividade e o material que se encontra nesse estado é denominado de supercondutor. Os supercondutores serão abordados nesse projeto tanto teoricamente como em laboratório.