Fundamentos da Física: Magnetismo, Átomos e Energia Nuclear

O que é Magnetismo e suas Características?

Este fenômeno manifesta-se em determinadas substâncias (ferro, cobalto e níquel) e caracteriza-se pelo aparecimento de forças de atração ou repulsão sobre outros corpos.

O que é Campo Magnético e como é Medido?

É uma região do espaço onde propriedades físicas são geradas por um ímã ou corrente elétrica, que exerce uma força sobre corpos carregados ou magnetizados localizados nas proximidades. É medido em Tesla no Sistema Internacional (SI).

4 Características das Linhas de Campo Magnético

• Estão sempre fechadas, não quebram a superfície do ímã.
• Saem do polo norte do ímã e entram no polo sul.
• As linhas não se cruzam em nenhum ponto no espaço.
• O número de linhas por unidade de área é proporcional à intensidade do campo magnético.

Comparação: Linhas de Força Elétricas e Magnéticas

• As linhas do campo magnético são sempre fechadas; por outro lado, as linhas do campo elétrico podem ser abertas ou fechadas.
• As linhas de campo magnético saem do polo norte do ímã e entram no polo sul; no entanto, as linhas do campo elétrico saem das cargas positivas e entram nas negativas.

Materiais Ferromagnéticos: Definição e Aplicações

São aqueles materiais, como o ferro, que possuem uma magnetização espontânea na ausência de campos magnéticos externos. São utilizados para a concepção e fabricação de núcleos de transformadores e máquinas elétricas.

Relação entre Eletricidade e Magnetismo

Estão intimamente relacionadas, sendo, na verdade, duas manifestações diferentes decorrentes de cargas elétricas. As correntes elétricas podem ser geradas a partir de campos magnéticos, e o magnetismo natural é produzido por pequenas correntes elétricas. O campo de estudo que une eletricidade e magnetismo é chamado de Eletromagnetismo.

Como os Raios se Originam?

Antes de uma tempestade, podem se formar nuvens do tipo bigorna, onde os raios são gerados. É uma separação de cargas elétricas gerada pela convecção e eletrificação. Cristais de gelo tornam-se positivamente carregados, enquanto o interior da nuvem se torna negativo.

O que é Magnetismo Terrestre?

A estrutura do campo magnético da Terra é tal que as linhas do campo saem do Polo Sul e circulam a Terra ao longo dos meridianos para entrar pelo Polo Norte.

Aves Migratórias e o Campo Magnético da Terra

Os dois estão intimamente ligados, porque as aves migratórias podem se orientar por causa da intensidade e direção do magnetismo terrestre.

O Átomo: Do que é Constituído?

É constituído de elétrons, que são distribuídos por todo o núcleo, e de prótons e nêutrons dentro do núcleo.

O Experimento de Rutherford e o Núcleo Atômico

O experimento de Rutherford, que utilizou partículas alfa (carregadas positivamente) para bombardear uma fina folha de ouro, demonstrou que a maior parte do átomo é espaço vazio, com uma pequena e densa região central carregada positivamente, o núcleo. Verificou-se que a carga elétrica positiva do núcleo era tão concentrada que a energia dos projéteis era insuficiente para superar a repulsão coulombiana entre eles e a carga positiva do núcleo, causando desvios significativos.

Modelo de Bohr: Raio da Órbita do Elétron

O modelo de Bohr para o átomo de hidrogênio supõe um elétron em uma órbita circular ao redor do próton. Afirma que a força centrípeta (radial) é igual à massa vezes a aceleração (radial), onde a força é a força coulombiana entre as duas cargas. [Fórmula]

O Princípio da Incerteza de Heisenberg

O princípio da incerteza de Heisenberg afirma que a incerteza Δx na determinação da coordenada x de uma partícula e a incerteza Δp na determinação do seu momento (massa vezes velocidade) é limitada pela desigualdade. [Fórmula]

O que são Isótopos?

Conhecidos como isótopos, são átomos do mesmo elemento que possuem o mesmo número de prótons, mas diferentes números de nêutrons, resultando em diferentes números de massa atômica.

O que é Radioatividade?

A radioatividade é um dos mecanismos pelos quais determinados isótopos sofrem uma transição para um estado de menor energia por emissão espontânea de partículas e/ou energia.

Tipos de Decaimento Radioativo: Alfa, Beta e Gama

Decaimento Alfa:

É a emissão conjunta de dois prótons e dois nêutrons na forma de uma partícula alfa a partir de um núcleo.

Decaimento Beta:

Quando um nêutron em estado livre não vive por muito tempo, mas após cerca de 10 minutos, transmuta-se em outras três partículas: próton, elétron e antineutrino.

Decaimento Gama:

É a emissão de fótons (luz) de muito alta energia e ocorre quando um núcleo excitado sofre uma transição para um estado de energia mais baixo, sem alterar a sua constituição.

Equação de Energia de Einstein (E=mc²)

E = mc²

Datação por Carbono-14: Como Funciona?

Ao se alimentar, um organismo ingere C-12 e C-14 em menor medida. Quando morremos, paramos de ingerir C-14. A partir desse momento, a presença de C-14 em nosso corpo sem vida diminui pela metade a cada 5730 anos. Assim, a presença relativa de C-14 nos restos pode ser investigada para determinar a data da morte.

Fusão Nuclear

É o processo em que dois núcleos leves se unem (fusão de isótopos).

Fissão Nuclear

É o processo de liberação de energia pela quebra de núcleos grandes.

Reação em Cadeia: Quando Ocorre?

Ocorre quando há núcleos de urânio-235 suficientes e o processo de fissão se replica continuamente.