A luz como onda: O experimento de Young

Figura 1: Thomas Young

Em 1802, Thomas Young realizou um experimento que permitiu evidenciar a natureza ondulatória da luz. A figura abaixo representa o aparato envolvido no experimento. Em particular, é possível perceber a formação da interferência entre as onda que emergem do anteparo B, com duas fendas. Esse experimento permitiu a Young evidenciar o efeito da interferência da luz, fenômeno este associado ao comportamento ondulatório. Seus desdobramentos são importantes até hoje, inclusive no desenvolvimento da Física Quântica.

Figura 2: Representação do aparato experimental elaborado por Young.

GIF 1: Formação do padrão de interferência.

fonte: http://www.if.ufrgs.br/historia/young.html
http://brasilescola.uol.com.br/fisica/experimento-das-duas-fendas.htm

A descoberta do elétron: O experimento de Thomson com tubo de raios catódicos.

Imagem 1: Replica do Experimento

Entre 1869-1875, o físico inglês William Crookes juntamente com outros cientistas desenharam um experimento que permitia a observação de elétrons em um gás.
Nesse experimento um gás é deixado a uma pressão menor que atmosférica, então é passado por uma alta tensão. Quando isso ocorre há a colisão de elétrons com as moléculas de gás, ocorrendo assim a sua ionização o que ocorre luminescência.

Imagem 2: gif do tubo de raios catódicos

Fonte: http://efisica.if.usp.br/moderna/conducao-gas/cap1_08/
https://giphy.com/gifs/crt-iiOpbsZceZPeo/download

Marie Curie: A Radioatividade

Imagem 1: Marie Curie ao lado de seu marido Pierre

Em 1898, Marie Curie inicia seus estudos sobre radioatividade com a ajuda do marido Pierre, a sua pesquisa teve como resultado a descoberta de dois novos elementos na tabela periódica, o polônio e o rádio. Essa pesquisa abriu um caminho na ciência, fazendo com que muitos cientistas se interessassem pela pesquisa do assunto.

Em 1903 Marie e Pierre recebem o nobel de física pela descoberta dos elementos junto com Becqueral que foi o primeiro a estudar o fenômeno. Após a morte de seu marido em 1906 ela continua a estudar a radioatividade, principalmente as suas funções médicas, em 1911 ganha o segundo Nobel, desta vez de Química, tornando-se a primeira pessoa a ganhar dois prêmios Nobel em diferentes categorias.

Fontes: http://www.ghtc.usp.br/Biografias/Curie/Curiedescob.htm

http://www.infoescola.com/biografias/marie-curie/

http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/descoberta-radioatividade.htm

A descoberta da Radioatividade

Imagem 1: Imagem de um raio x de uma mão com um anel 

Em 1895, o cientista alemão Wilhelm K. Röentgen (1845-1923) descobriu de modo acidental a existência dos raios X, que receberam esse nome por ainda serem muito misteriosos.

Ele estava fazendo experimentos com a ampola de Crookes, que é um tubo de vidro vedado no vácuo, com um gás sobre baixa pressão e submetido a um campo magnético externo.

Quando Röentgen desligou as luzes e ligou a ampola, raios vindos da ampola cruzaram o ar e fizeram brilhar um papel tratado com platinocianeto de bário, um material fluorescente. Ele fez vários testes e descobriu que era possível sensibilizar uma chapa fotográfica com os raios X. Tanto que foi possível que ele visse a impressão dos ossos de sua mão e de sua aliança.

Imagem 2: Foto do primeiro exame médico em que se utilizou em raio x

Fonte: http://alunosonline.uol.com.br/quimica/a-descoberta-radioatividade.html

Experimento de Coulomb

Imagem 1: Coulomb e o projeto de sua balança 

Como quantificar a força de atração elétrica? Alguns físicos perceberam semelhanças entre a atração elétrica e a força gravitacional, propondo que a força elétrica poderia variar com o quadrado da distância dos corpos igual a força gravitacional.

Em 1785, Coulomb construiu um aparelho chamado balança de torção, neste aparelho ele conseguia medir a distância da repulsão e atração entre duas esferas eletricamente carregadas. Nessa balança construída por Coulomb há uma haste que é suspensa por um fio e em cada uma de suas extremidades há uma esfera. Tomando outra haste com uma esfera também eletrizada, faz a aproximação entre as duas. Em razão da força elétrica que se manifesta nesse processo, a haste que está suspensa por um fio gira, provocando uma torção no fio. Ao medir o ângulo de torção, Coulomb conseguia determinar a força entre as esferas. Esse experimento é bem parecido com o de Cavendish, sendo que os dois surgiram na mesma época.

Fontes: http://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-balanca-torcao-coulomb.html

 Como fazer uma balança de Coulomb em casa: http://www.cienciamao.usp.br/tudo/exibir.php?midia=rip&cod=_abalancadecoulomb-eletrostatica-txtels0035

Medindo a Força Gravitacional: O Experimento de Cavendish

Figura 1: Ilustração do aparto usado por Cavendish.

De acordo com a revista Physics World, o experimento com a balança de torção é o sexto entre os 10 experimentos mais belos da física. A experiência foi realizada entre 1797–1798 por Henry Cavendish e teve como objetivo determinar o valor da densidade da Terra. No entanto, com o experimento ele foi capaz de medir, pela primeira vez, a força gravitacional entre massas e obter uma estimativa para o valor da constate gravitacional com grande acurácia.

O experimento foi feito a partir de duas pequenas massas esféricas fixadas nas pontas de uma barra suspensa por um fio (veja na figura abaixo um esquema do experimento). Estas pequenas massas podem se movimentar. Duas outras massas (esferas azuis), de maior valor, são mantidas fixas nas proximidades das massas menores (de cor vermelha). Inicialmente, a distância entre as massas é d. A força de atração gravitacional entre as esferas menores e as maiores provocará um deslocamento das massas menores em direção às massas maiores. Este deslocamento causará uma torção no fio que sustenta a barra. A medida do ângulo de torção permite a determinação da constante da gravitação universal (G), presente na lei da gravitação universal de Newton.

Figura 2: Esquema de funcionamento da balança de torção de Cavendish.

 

Fontes: http://www.if.ufrgs.br/historia/cavendish.html  http://www.physicsclassroom.com/Class/circles/U6L3d.html

http://ffden-2.phys.uaf.edu/211_fall2010.web.dir/Smith_Elliot/Cav_World.html

Dispersão da Luz branca

Imagem 1: Ilustração artística da experiência de Newton 

Imagem 2: prisma

Imagem 3: Gif representando o que acontece em um prisma

Em 1672 Newton publicou um trabalho sobre dispersão de luz e a natureza das cores. Ele trabalhou no polimento de peças de vidro e obteve um prisma retangular. Ele descreveu o experimento da seguinte forma “Tendo escurecido o meu quarto, fiz um pequeno orifício na janela, de modo a deixar penetrar uma pequena quantidade conveniente de luz solar. Coloquei o prisma em frente ao orifício, de maneira que a luz, ao se refratar, indicasse na parede oposta. Foi um agradável divertimento observar as intensas e vivas cores ali projetadas...” Esse fenômeno acontece por causa da diferença entre os meios (ar e o prisma) que apresentam índices de refração diferentes que causam a separação das ondas e o seu desvio. Esse experimento tem seus efeitos até os dias de hoje nas áreas de estudos das ondas.

Fonte: http://rededosaberfisico.xpg.uol.com.br/sistemas_dispersao.htm

http://www.physicsclassroom.com/class/refrn/Lesson-4/Dispersion-of-Light-by-Prisms

Pêndulo de Foucault

Imagem 2: Percurso do pêndulo animado

Como confirmar a rotação da terra em torno do seu próprio eixo por meio de um experimento?

Em 1851, o astrônomo frânces Jean Bernard Leon Foucault suspendeu uma esfera de 30kg por um fio de 67 metros de comprimento, oscilando-a como um pêndulo em um plano circular, deixando assim a esfera livre para qualquer direção. Areia escorria pela esfera para marcar a sua posição conforme se movia, o que notou-se foi que houve um espaçamento entre as marcas durante os períodos de oscilação, formando uma lenta rotação no sentido horário se o pêndulo estiver no hemisfério norte do planeta e anti horário se estiver no sul.

Imagem 3: Descrição gráfica do evento

Fontes: http://www.if.ufrgs.br/historia/foucault.html

https://www.geophysik.uni-muenchen.de/outreach/foucault-pendulum