| Evento Satélite PROFCEM - Programa de Formação Continuada de Professores de Ensino Médio |
Física clássica e moderna através de experimentos (36 horas)
Este curso visa dois objetivos distintos: promover o desenvolvimento da capacidade de ensinar a partir de um ponto de vista experimental, os diversos conceitos da Física Clássica e dar acesso, aos professores-cursistas a alguns experimentos importantes da Física Moderna. Alguns dos experimentos desta última parte serão realizados em condições bastante similares àquelas dos experimentos originais. Pretende-se fazer uma revisão dos conceitos físicos básicos necessários à compreensão dos temas centrais envolvidos em cada experimento, ressaltando a importância histórica dos mesmos, sempre que possível.
O curso será composto de duas partes: na primeira, os professores-cursistas, auxiliados por professores do CBPF, desenvolverão 3 experimentos de Física Clássica (escolhidos entre as áreas e os temas definidos abaixo, de cunho predominantemente demonstrativo), privilegiando abordagens simples, com materiais baratos e facilmente encontráveis no cotidiano. Haverá 6 horas para o desenvolvimento de cada experimento. Na segunda, será discutida a teoria e abordada a parte experimental relativa a 6 experimentos de Física Moderna. Cada experimento de Física Moderna será discutido a partir de 2 horas de aula sobre os fundamentos teóricos e 1 hora de prática de laboratório.
Detalhamos, abaixo, alguns tópicos propostos. Na parte de Física Moderna especificamos tópicos possíveis de serem abordados na exposição teórica.
Parte I: Física clássica (18 horas)
1. Mecânica
- Movimento e leis de conservação;
- Condições de equilíbrio estático;
- Hidrostática;
2. Óptica
- Sistemas ópticos: lentes e espelhos;
- Interferência e difração;
- Polarização da luz;
3. Termodinâmica
- Dilatação de sólidos;
- Propagação do calor;
- Máquinas térmicas;
4. Eletricidade e Magnetismo
- Aparelhos resistivos (transformação da energia elétrica em térmica);
- Motores elétricos (transformação de energia elétrica em cinética);
- Fontes de energia elétrica (geração de energia elétrica);
Parte II: Física moderna (18 horas)
1. Radiação de Corpo Negro e o Início da Teoria Quântica
- Introdução
- Radiação Eletromagnética por Cargas Aceleradas
- Emissão e Absorção de Radiação por Superfícies
- A Radiação de Corpo Negro
- A Lei de Wien
- A Teoria de Rayleigh-Jeans
- A Distribuição de Probabilidade de Boltzmann
- Comparação com Experimento
- A Teoria de Planck
- Comentário sobre o Postulado de Planck
2. O Efeito Fotoelétrico
- Introdução
- A Teoria Clássica do Efeito Fotoelétrico
- A Teoria Quântica do Efeito Fotoelétrico
- A Natureza Dual da Radiação Eletromagnética
3. A Razão Carga/Massa do Elétron
- 3.1 A Lei de Faraday da Eletrólise
- 3.2 Partículas dos Raios Catódicos
- 3.3 Aceleração de Partículas Carregadas em Campo Elétrico
- 3.4 Deflexão de Partículas Carregadas em Campo Magnético
- 3.5 Osciloscópio de Raios Catódicos
- 3.6 A Razão e/m de Elétrons
4. A Carga do Elétron
- 4.1 O Experimento de Milikan
- 4.2 Velocidade Terminal no Movimento de Queda num Fluido
- 4.3 A Natureza Quântica da Carga Elétrica
- 4.4 A Carga do Elétron
- 4.5 Massas de Elétrons, Átomos e Moléculas.
5. A Velocidade da Luz
- 5.1 A Base Experimental da Teoria Especial da Relatividade
- 5.2 Os Postulados da Teoria Especial da Relatividade
- 5.3 Medidas da Velocidade da Luz
- 5.4 Einstein e a Origem da Teoria da Relatividade
- 5.5 Equações de Lorentz e Algumas de Suas Conseqüências
- 5.6 Elementos de Dinâmica Relativística
- 5.7 A Equivalência entre Massa e Energia
6. A Quantização dos Níveis de Energia Atômicos
- 6.1 O Espectro Atômico
- 6.2 Os Postulados de Bohr
- 6.3 A Teoria de Bohr do Átomo de 1-elétron
- 6.4 Correção para massa Nuclear Finita
- 6.5 Os Estados de Energia Atômica
- 6.6 As Regras de Quantização de Wilson-Sommerfeld
- 6.7 A Teoria Relativística de Sommerfeld
- 6.8 O Princípio da Correspondência
- 6.9 Conceito de função de onda;
- 6.10 Interpretação probabilística;
- 6.11 A equação de Schrödinger;
- 6.12 O átomo de hidrogênio