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• Cronograma do curso

• Monitoria

• Avaliação

• Conteúdo e Bibliografia

• Listas de Exercícios

• Aulas

Esta disciplina busca fornecer as bases para compreender as grandes questões científicas, cujas respostas deram luz do conhecimento científico desenvolvido ao longo do século XX, com implicações e desenvolvimentos tecnológicos ainda ocorrendo no mundo moderno.

Especificamente, estudaremos as principais descobertas da Física nesse período, as quais romperam com os alicerces da chamada Física Clássica, a mecânica de Newton e eletromagnetismo de Maxwell que vocês estudaram nas disciplinas anteriores do curso (Física I, II, III)

O conteúdo abordado neste curso explora os desenvolvimentos teóricos e experimentais que levaram a uma nova e mais profunda compreensão sobre o universo no seu nível mais fundamental. Estudaremos:

• A teoria ondulatório para luz baseada na evidência experimental de experimentos como o de Thomas Young, com ênfase na equação da onda luminosa derivada das equações de maxwell para o eletromagnetismo

• A Teoria da relatividade de Einstein, que discute como ponto de partida qual é a velocidade da luz, e mais especificamente, em que referencial, pois como se sabe desde os primórdios da cinemática, o conceito de movimento ou repouso é inerente ao referencial que se observa o objeto sob estudo. O desdobramento desta questão leva nos a rever conceitos fundamentais sobre o espaço e tempo. Nosso estudo terminará na provavelmente mais famosa equação da Física: E=mc², que envolve o conceito de massa e energia.

• A Física Quântica, uma nova teoria da luz e da matéria desenvolvida após experimentos revelarem que a distinção clássica entre ondas e partículas é inexistente no mundo atômico. Essa teoria, desenvolvida nos anos de 1920, descreve as partículas atômicas em termos do conceito de função de onda. Nossa tarefa será estudar as referidas funções de onda, abordando as leis que as governam, e relacionando-as com resultados experimentais na Física Atômica, Química e Física Nuclear, entre outros. Veremos também novos fenômenos, descobertos e explicados somente no contexto da física quântica, como o tunelamento quântico, presente em dispositivos eletrônicos, e o decaimento radioativo, entre outros.

• Discutiremos aspectos de experimentos que formam a base experimental para a mecânica quântica como o efeito fotoelétrico e a radiação térmica , bem como o espectro atômico dos elementos químicos com ênfase no espectro de emissão do Hidrogênio.

Essas duas teorias compõem a base da física praticada atualmente na tecnologia moderna com muitos desenvolvimentos ainda ocorrendo nos dias atuais. Discutiremos diversas aplicações tecnológicas delas, como por exemplo física dos laseres, a Energia Nuclear (aplicadas na geração de energia e em aplicações da medicina convencional) e a Física dos Semicondutores, base para os chips de computador.

Para além das aplicações, porém, consideramos que o conhecimento dos princípios fundamentais e bases experimentais da física moderna é uma componente essencial para a cultura geral de qualquer cidadão bem-informado do século XXI, especialmente profissionais ligados nas áreas de ciências exatas e engenharias.

Observações

Estudante, observamos que esta disciplina exigirá bastante empenho da sua parte. Trata-se de um curso extenso que requer a utilização de conceitos importantes que você já estudou nos cursos anteriores da matemática (Cálculo e Álgebra) e da física.

Para trabalhar os conteúdos abordados em classe, recomendamos listas com exercícios extraídos dos livros-texto, e ainda alguns problemas de aprofundamento. A ideia é que você inicialmente resolva os Exercícios Sugeridos (da literatura adotada) para aí sim trabalhar os Problemas de Aprofundamento. Lembre-se que você sempre poderá contar com o apoio dos professores dentro e fora de classe, ainda dos monitores.