Você é uma daquelas pessoas que sente arrepios só de se lembrar das aulas de física do tempo do colégio? Percebe que seus filhos enfrentam hoje as mesmas dificuldades que você na matéria e se sente frustrado por não poder ajudá-los? Essa ideia que temos sobre a física pode ser mudada.

Muitas vezes, acreditamos que uma matéria é difícil ou que é impossível aprendê-la por limitações que impomos a nós mesmos. Se esse é o seu caso com a física, pense no seguinte: quantos físicos você conhece que foram importantes para a humanidade?

Pense em Albert Einstein, por exemplo. O físico alemão contribuiu para a ciência com centenas de artigos e pesquisas ao longo da vida. Até hoje, é conhecido e estudado por todas as gerações.

Quem sabe assim você não se inspira a fazer um curso de física, seja para reforço escolar ou para se aprofundar e tomar gosto pelo tema?

Se você deseja entender melhor a importância de Albert Einstein para a humanidade, continue lendo o nosso artigo especial sobre essa verdadeira celebridade da inteligência.

A Teoria da Relatividade e sua importância

Quando ouvimos falar em Einstein, normalmente relacionamos seu nome à Teoria da Relatividade, uma das suas mais famosas descobertas. Mas afinal, o que é essa tal teoria?

Basta pensarmos em Einstein para nos lembrarmos imediatamente da teoria da relatividade.

O tempo é relativo

Para você entendê-la melhor, pense no conceito de "tempo". Costumamos acreditar que ele é o mesmo para todos, que passa na mesma velocidade tanto para você que está aqui no Brasil lendo um artigo, quanto para uma pessoa que está treinando corrida no Japão.

Segundo a Teoria da Relatividade de Einstein, o tempo não é uma ciência assim tão exata. Para o "corredor japonês" que citamos acima, o tempo está passando mais rápido que para você, que está sentado em frente ao computador (ou celular). Daí é que vem o nome "relatividade", já que o passar do tempo é relativo ao ponto de vista de quem nele está inserido.

Entretanto, essa diferença é ínfima, o que a torna imperceptível em nosso dia a dia. Ela somente poderia ser notada em casos extremos, como para quem passa um ano no espaço, a bordo de um foguete, por exemplo. Ao retornar à terra, é possível que os entes queridos já tenham envelhecido 10 anos. Já do ponto de vista deles, a diferença é que o tempo passou mais devagar para quem estava viajando.

Quando você viaja à velocidade da luz, que é uma das maiores já conhecidas, o tempo para de passar. E passará mais rápido para aqueles que estão parados em relação ao seu "meio de transporte".

O tempo é relativo também para matéria e energia

Anos mais tarde, Einstein descobriu que a mesma relação entre tempo e espaço existe entre matéria e energia. Isso explicaria o fato de uma pequena partícula de matéria ser capaz de gerar uma grande quantidade de energia.

Na prática, podemos aplicar essa teoria à orientação de satélite de localização enviada para navios e aviões. Os satélites gravitam a 14.000km/h, o que faz com que seus relógios atrasem cerca de 7 milionésimos de segundo por dia. Ao mesmo tempo, estando aos 25.ooo km de altitude, sentem menos a gravidade, o que os faz adiantar 45 milionésimos de segundo por dia.

A passagem do tempo no espaço é diferente da nossa, e a teoria da relatividade explica isso.

Se calcularmos a diferença, concluiríamos que há um adiantamento diário de 38 milionésimos de segundo, cujo acúmulo resultaria em 10.000km adiantados por dia se não acertássemos diariamente esses relógios.

Mais 8 exemplos da Teoria da Relatividade de Einstein

Como vimos acima, a relatividade é uma das teorias científicas mais famosas do século XX.

Se ela é assim tão famosa, como aplicá-la para explicar as coisas que vemos no nosso dia a dia?

Formulada por Albert Einstein em 1905, a teoria da relatividade apresenta a noção de que as leis da física são as mesmas em todos os lugares. A teoria explica o comportamento dos objetos no espaço e no tempo, e pode ser usada para prever tudo, desde a existência de buracos negros, a curvatura da luz devido à gravidade, até o comportamento do planeta Mercúrio em sua órbita.

No entanto, a teoria é enganosamente simples.

Primeiro, não existe um quadro de referência "absoluto". Toda vez que medimos a velocidade de um objeto, seu momento ou como ele experimenta o tempo, essa medição é sempre em relação a outra coisa.

Segundo, a velocidade da luz é a mesma, não importa quem a mede ou com a rapidez com que a pessoa que a mede está avançando.

Terceiro, nada pode ir mais rápido que a luz.

As implicações da teoria mais famosa de Einstein são profundas. Se a velocidade da luz é sempre a mesma, significa que um astronauta que está indo muito rápido em relação à Terra medirá os segundos que passam mais devagar do que um observador terrestre - o tempo diminui essencialmente para o astronauta, um fenômeno chamado dilatação do tempo.

Qualquer objeto em um grande campo gravitacional que está se acelerando também sofrerá dilatação do tempo. Enquanto isso, a nave espacial do astronauta experimentará uma contração de comprimento, o que significa que, se você tirar uma foto da espaçonave enquanto ela voa, ela vai parecer "esmagada" na direção do movimento. Para o astronauta a bordo, no entanto, tudo parece normal. Além disso, a massa da espaçonave parece aumentar do ponto de vista das pessoas na Terra.

Foguetes que viajam pelo espaço são apenas um dos exemplos que podemos utilizar para aplicar e explicar a teoria da relatividade de Einstein!

Mas você não precisa necessariamente de uma nave espacial aproximando-se da velocidade da luz para ver esses efeitos da relatividade. Isso porque existem vários exemplos de relatividade que podemos ver em nossas vidas diárias. Até as tecnologias que usamos hoje demonstram que Einstein estava certo. Abaixo mostramos mais sete maneiras pelas quais vemos a relatividade em ação:

  1. Eletroímãs
  2. Sistema de Posicionamento Global
  3. Cor amarela do ouro
  4. O ouro não é corroído facilmente
  5. Mercúrio é um líquido
  6. Sua TV antiga
  7. Luz

Eletroímãs

O magnetismo é um efeito relativístico e, se você usa eletricidade, pode agradecer à relatividade pelo fato de os geradores funcionarem.

Se você pegar um fio e movê-lo através de um campo magnético, gera uma corrente elétrica. As partículas carregadas no fio são afetadas pela mudança do campo magnético, o que força algumas delas a se moverem, criando a corrente.

Mas agora, imagine o fio em repouso e imagine o ímã em movimento. Nesse caso, as partículas carregadas no fio (elétrons e prótons) não estão mais se movendo. Portanto, o campo magnético não deveria afetá-las. Mas ele afeta! E uma corrente ainda flui. Isso mostra que não há quadro de referência privilegiado.

Thomas Moore, professor de física do Pomona College em Claremont, Califórnia, usa o princípio da relatividade para demonstrar por que a Lei de Faraday, que afirma que um campo magnético variável cria uma corrente elétrica, é verdadeira.

"Como esse é o princípio básico por trás de transformadores e geradores elétricos, qualquer pessoa que use eletricidade está experimentando os efeitos da relatividade", afirmou Moore.

Sistema de Posicionamento Global (Global Positioning System - GPS)

Para que a navegação GPS do seu carro funcione com a precisão necessária, os satélites precisam levar em consideração os efeitos dessa famosa teoria de Einstein. Isso ocorre porque, embora os satélites não estejam se movendo perto da velocidade da luz, eles ainda estão indo muito rápido. Os satélites também estão enviando sinais para estações terrestres na Terra. Essas estações (e a unidade de GPS do seu carro) estão sofrendo acelerações mais altas devido à gravidade do que os satélites em órbita.

Para obter essa precisão, os satélites usam relógios com precisão de alguns bilionésimos de segundo (nanossegundos). Como cada satélite está 20.600 milhas (20.300 quilômetros) acima da Terra e se move a cerca de 10.000 km / h, há uma dilatação relativística do tempo que atinge cerca de 4 microssegundos por dia. Adicione os efeitos da gravidade e a figura sobe para cerca de 7 microssegundos. São 7.000 nanossegundos.

A diferença é muito real: se nenhum efeito relativístico fosse considerado, uma unidade de GPS que informa que você está a 0,8 km do próximo posto de gasolina estaria a 8 km após apenas um dia.

Se a teoria da relatividade não existisse, seu gps ia te mandar para o lugar errado com frequência!

Cor amarela do ouro

A maioria dos metais é brilhante porque os elétrons nos átomos saltam de diferentes níveis de energia, ou "orbitais". Alguns fótons que atingem o metal são absorvidos e reemitidos, embora com um comprimento de onda maior. A luz mais visível, no entanto, é refletida.

O ouro é um átomo pesado, de modo que os elétrons internos estão se movendo rápido o suficiente para que o aumento da massa relativa seja significativo, bem como a contração do comprimento. Como resultado, os elétrons estão girando em torno do núcleo em caminhos mais curtos, com mais impulso. Os elétrons nos orbitais internos transportam energia mais próxima da energia dos elétrons externos, e os comprimentos de onda que são absorvidos e refletidos são mais longos.

Comprimentos de onda de luz maiores significam que parte da luz visível que normalmente seria refletida é absorvida e que a luz está no extremo azul do espectro.

A luz branca é uma mistura de todas as cores do arco-íris, mas no caso do ouro, quando a luz é absorvida e reemitida, os comprimentos de onda geralmente são mais longos. Isso significa que a mistura de ondas de luz que vemos tende a ter menos azul e violeta. Isso faz com que o ouro pareça amarelado, uma vez que a luz amarela, laranja e vermelha é um comprimento de onda maior que o azul.

O ouro não é corroído facilmente

O efeito relativístico nos elétrons do ouro também é uma das razões pelas quais o metal não corrói ou reage com qualquer outra coisa facilmente.

O ouro tem apenas um elétron em sua camada externa, mas ainda não é tão reativo quanto o cálcio ou o lítio. Em vez disso, os elétrons em ouro, sendo "mais pesados" do que deveriam, são todos mantidos mais próximos do núcleo atômico. Isso significa que é provável que o elétron mais externo não esteja em um local em que possa reagir com qualquer coisa - é igualmente provável que esteja entre os outros elétrons que estão próximos ao núcleo.

Mercúrio é um líquido

Semelhante ao ouro, o mercúrio também é um átomo pesado, com elétrons mantidos próximos ao núcleo por causa de sua velocidade e consequente aumento de massa. Com o mercúrio, as ligações entre seus átomos são fracas, portanto o mercúrio derrete a temperaturas mais baixas e geralmente é líquido quando o vemos.

Sua TV antiga

Apenas alguns anos atrás, a maioria das televisões e monitores tinham telas de tubos de raios catódicos. Um tubo de raios catódicos funciona disparando elétrons em uma superfície de fósforo com um grande ímã. Cada elétron produz um pixel iluminado quando atinge a parte de trás da tela. Os elétrons dispararam para fazer a imagem se mover até 30% da velocidade da luz. Os efeitos relativísticos são perceptíveis e, quando os fabricantes moldaram os ímãs, eles tiveram que levar esses efeitos em consideração.

Graças ao mercúrio, seu estado líquido e a teoria da relatividade, conseguimos utilizar o tão importante termômetro.

Luz

Se Isaac Newton estivesse certo ao supor que existe um quadro de repouso absoluto, teríamos que apresentar uma explicação diferente para a luz, porque isso não aconteceria.

"Não apenas o magnetismo não existiria, mas a luz também não existiria, porque a relatividade exige que as mudanças em um campo eletromagnético se movam a uma velocidade finita em vez de instantaneamente", afirmou Moore, do Pomona College. "Se a relatividade não aplicasse esse requisito ... as mudanças nos campos elétricos seriam comunicadas instantaneamente ... em vez de através das ondas eletromagnéticas, e tanto o magnetismo quanto a luz seriam desnecessários".

Einstein, a mecânica quântica e a física moderna

Costumo dizer que Einstein viveu uma relação de amor e ódio com a mecânica quântica. Ao mesmo tempo que realizou importantes descobertas para essa vertente, ele também foi seu grande crítico.

Após estudos, concluiu-se que as leis de Newton não funcionavam muito bem para unidades minúsculas, como moléculas e átomos. Foi a partir daí que Einstein, juntamente com Planck, Bohr e Schrodinger criou a Mecânica Quântica.

Após alguns questionamentos a respeito das teorias relacionadas ao assunto existentes na época, Einstein aprimorou as descobertas de Planck e introduziu o conceito de foton, que seria desenvolvido mais tarde por outro cientista.

Embora Einstein tenha sido um dos que vibraram com a descoberta, os rumos tomados em seguida não eram os esperados: passou-se a falar sobre uma aleatoriedade inerente às principais leis da natureza, com a qual ele nunca concordou.

Com o surgimento dessas teorias que deram origem à mecânica quântica, estabeleceu-se uma nova "era": a física moderna. Ela veio para dar continuidade à física clássica de Isaac Newton e Galileu Galilei.

Albert Einstein e Niels Bohr em 1925.

Nessa fase, passaram a estudar a radiação emitida por corpos negros e seus efeitos, que até então eram inexplicáveis. Também foi à essa época que Einstein chegou à conclusão de que matéria e energia são equivalentes. É como se a matéria consistisse em uma determinada quantidade de energia armazenada. Nas bombas atômicas e usinas nucleares, por exemplo, haveria uma pequena quantidade de matéria com muita energia armazenada.

Esses estudos forneceram as bases para a descoberta da teoria da relatividade.

A importância de Einstein na física atômica

Como dissemos acima, foi a descoberta de Einstein sobre a relação entre matéria e energia que pode ter dado origem à construção da bomba atômica.

Mesmo você, que acredita não gostar de física, provavelmente já viu "E=mc2" estampado em camisetas ou como foto de capa de algum tutorial sobre o assunto. Sim, estamos falando de uma das equações mais famosas do mundo, que foi descoberta por Einstein.

Sua explicação: "Energia = massaX(velocidade da luz ao quadrado) parece tornar a sua resolução bem simples. A energia, citada por Einstein seria o que permite o movimento e interação de corpos no espaço. Esta, pode estar relacionada ao movimento, ao calor... e é possível transformá-las entre si, sem jamais modificá-las.

A principal fórmula descoberta por Einstein é conhecida em todo o mundo.

A fissão nuclear seria uma maneira de liberar parte da massa de um determinado átomo. Para transformar toda uma matéria em energia, seria necessário encontrar uma fonte de antimatéria e juntá-la a ela. Entretanto, trata-se de fontes que não existem.

Uma outra alternativa é utilizar um acelerador de partículas. Porém o tempo estimado para produzir um quilo é de 10 milhões de anos.

A visita de Einstein ao Brasil

Sim, Albert Einstein já pisou em solo brasileiro, embora tal informação não costume ser encontrada facilmente em suas biografias.

Nascido na Alemanha em 1879, Einstein se refugiou nos Estados Unidos quando, em 1933, o partido nazista tomou o poder em seu país, tendo se naturalizado como cidadão estadunidense posteriormente. Antes disso, entretanto, ele fez uma pequena passagem pelo Rio de Janeiro. Sua estadia durou de 4 a 12 de maio de 1925.

Durante esse tempo, apresentou palestras e visitou o Museu Nacional, o Observatório Nacional e o Instituto Oswaldo Cruz, além de alguns pontos turísticos. Sua participação em um programa da Rádio Sociedade, deu vida a um debate entre defensores e críticos às suas ideias.

Curiosamente, apenas 70 anos após a sua visita, um documento manuscrito com ideias sobre a natureza corpuscular da luz foi encontrado. O achado continha a data de 07 de maio do ano da visita.

Esse manuscrito e uma publicação da Revista da Academia Brasileira de Ciências não são conhecidos internacionalmente.

Sua vinda fez parte de uma série de países da América do Sul que o cientista visitou, com o objetivo de difundir suas descobertas para contribuir com os avanços científicos em nível mundial. Para o povo, falava sobre a importância dos meios de comunicação radiofônica para disseminar conhecimento científico e cultural. Para isso, entretanto, seria necessário fazer bom uso deles.

Após a visita, Einstein sugeriu Cândido Rondon ao Comitê Nobel. Embora não o tenha encontrado pessoalmente, o físico ficou impressionado com o trabalho que ele realizou, na integração gentil de indígenas e homens brancos.

Seu prêmio Nobel de física e toda a sua importância histórica

Com tantas contribuições para a história da física, é natural que Einstein receba importantes premiações. Em 1922, ele foi premiado com o Nobel de Física referente a 1921.  Na premiação, foram citadas a descoberta da lei do efeito fotoelétrico e a Teoria da Relatividade.

"Não podemos resolver nossos problemas, com a mesma cabeça que os criamos" - Frase de Einstein

O destino do dinheiro recebido com o prêmio trouxe algumas controvérsias. Acredita-se que, em ocasião do divórcio, ele foi destinado, em grande parte, à ex-esposa do físico e seus dois filhos. Entretanto, em uma correspondência de Einstein publicada em 2006, ele afirma ter investido grande parte do valor recebido nos Estados Unidos, especialmente por ocasião da Grande Depressão. Analisando de forma geral, concluiu-se que a ex-esposa recebeu um montante maior do que o total do prêmio.

Além disso, Einstein recebeu ainda outros prêmios importantes, como a Medalha Copley e a Medalha Franklin. Seu nome consta no Templo da Walhalla, como um dos mais louváveis e distintos alemães. Em 1999, recebeu pela revista TIME, o título de Pessoa do Século.

Em agosto de 1955, 5 meses após a sua morte, nomeou-se o elemento 99 da tabela periódica como einstênio, em sua homenagem. Na Alemanha, há o Albert Einstein Science Park, com uma torre que serve como observatório astrofísico da sua teoria da relatividade.

Em 1951, criou-se a Medalha Albert Einstein. O prêmio é concedido pela Sociedade Albert Einstein, na Suíça, como forma de reconhecimento a pessoas que desenvolveram importantes pesquisas científicas inspiradas nas teorias de Einstein.

É claro que nem todos nós precisamos ser como Einstein, que dedicou a sua vida a importantes descobertas físicas para a humanidade. Mas tomar a decisão de estudar física e entender ao menos os conceitos básicos deveria ser premissa básica de todos, e sem essa de que física é apenas para os homens.

E então? Que tal conhecer um professor particular de física no Superprof e começar agora mesmo a se apaixonar pela matéria?

 

 

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Marcia

Jornalista. Professora. Tradutora. Bailarina. Mãe. Mulher. Dedicada às minhas lutas diárias. Em constante transformação. Escrevo para vencer as inquietações e incertezas da vida.