lab_MODERNA1 Aline Rodrigues

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA GRANDE DOURADOS 
FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E SUAS 
TECNOLOGIAS 
 
 
 
 
CURSO DE FÍSICA - LICENCIATURA - UFGD 
 
 
 
 
 
 
 ALINE RODRIGUES DE SOUZA PREVIATI 
 
 
 
 
 
MIGRANDO DO MODELO DE PUDIM DE PASSAS PARA O MODELO DE 
SISTEMA SOLAR CLÁSSICO 
 
 
 
 
 
DOURADOS - MS 
2023 
 
2 
 
 
 
ALINE RODRIGUES DE SOUZA PREVIATI 
 
 
 
 
 
Relatório Experimental apresentado ao Curso de 
Física da UFGD - Universidade Federal da Grande 
Dourados, para a disciplina Laboratório de Física 
Moderna I referente ao experimento “Migrando do 
modelo de Pudim de Passas para o modelo de Sistema 
Solar Clássico”. 
 
 Prof. Dr. Eriton Botero 
 
 
 
 
 
 
 
DOURADOS - MS 
2023
 
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SUMÁRIO 
 
RESUMO ................................................................................................................................... 4 
OBJETIVOS ............................................................................................................................. 5 
INTRODUÇÃO TEÓRICA ..................................................................................................... 6 
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS .............................................................................. 8 
RESULTADOS E DISCUSSÕES ......................................................................................................... 9 
CONCLUSÕES FINAIS ...................................................................................................................... 11 
REFERÊNCIAS...................................................................................................................... 12 
 
 
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RESUMO 
 
Ernest Rutherford introduziu, em 1911, a revolucionária técnica de investigação 
atômica conhecida como "espalhamento de partículas alfa". Esse experimento crucial foi 
conduzido utilizando núcleos de hélio, denominados partículas alfa, direcionados em direção a 
uma folha extremamente fina de ouro. 
Naquela era, o modelo atômico prevalecente era proposto por Thomson, concebendo o 
átomo como uma esfera indivisível e maciça. A expectativa geral era de que as partículas alfa 
passassem através da folha de ouro sem sofrer desvios significativos. Contudo, para espanto de 
Rutherford, algumas dessas partículas alfa não apenas se desviaram consideravelmente de sua 
trajetória, mas algumas até mesmo retrocederam em direção à sua origem. Esses resultados 
surpreendentes contradisseram o modelo de Thomson, resultando na reformulação necessária 
do modelo atômico, um marco crucial na história da ciência. 
E com o relatório a seguir iremos apresentar a experiência feita no programa PhET com 
o objetivo de apresentar resultados e discussões sobre o experimento feito. 
 
 
 
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OBJETIVOS 
❖ Examinar o modelo de Thomson através de simulações no PhET e, a partir da análise, 
coletar dados para comparação com o modelo de Rutherford. 
❖ Observar o padrão de movimento das partículas alfa ao serem direcionadas para uma 
folha fina de ouro. 
 
 
 
 
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INTRODUÇÃO TEÓRICA 
 “No experimento, partículas alpha (núcleos de hélio) foram disparadas em uma fina folha de ouro. De 
acordo com o modelo de Thomson, as partículas deveriam atravessar a folha com pequenos desvios, devido à 
natureza difusa da carga positiva no átomo. No entanto, observou-se que algumas partículas alpha foram desviadas 
significativamente, algumas até retrocedendo2.” 
Rutherford, E. (1911). The scattering of alpha and beta particles by matter and the structure of the atom. 
Philosophical Magazine, 21(125), 669-688. ² 
 
 
Figura 1: Experimento de Thomson com tubo de raios catódicos 
 
FONTE:CONHECIMENTO CIENTÍFICO - MODELO ATÔMICO DE THOMSON 
A descoberta dos elétrons por J.J. Thomson e a formulação do modelo de Rutherford 
para a estrutura do átomo abriram novas perspectivas. O século XX testemunhou avanços 
significativos com a teoria quântica, desenvolvida por físicos como Niels Bohr e Werner 
Heisenberg, que descreveu os átomos em termos de probabilidades e níveis de energia.. 
No ano de 1911, o físico neozelandês Ernest Rutherford conduziu um experimento 
muito importante que mudou o modo como o átomo era visto pelos cientistas da época. Até o 
https://chat.openai.com/c/5f5955c1-f8a8-4cfd-960f-c65565326046#user-content-fn-2%5E
 
 
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momento, o modelo atômico aceito era o de Thomson, que dizia que o átomo seria uma esfera 
positiva, não maciça, incrustada de elétrons e com carga elétrica total nula. 
O experimento em questão é demonstrado na figura abaixo, onde temos uma amostra do 
elemento radioativo polônio dentro de um bloco de chumbo. A radiação alfa (α) que saía do 
polônio passava por um pequeno orifício do bloco de chumbo e ia em direção a uma finíssima 
lâmina de ouro. Atrás dessa lâmina de ouro havia um anteparo fluorescente, pois foi recoberto 
de sulfeto de zinco, que mostraria uma luminosidade onde as partículas alfa incidissem. 
Figura 3: Experimento de Rutherford com partículas alfa em lâmina de ouro 
 
Fonte: site Todo estudo. 
O resultado observado foi o seguinte: A maioria das partículas continuou sua trajetória 
atravessando a lâmina de ouro; Poucas partículas atravessaram a lâmina e desviaram-se de sua 
trajetória; Poucas partículas foram refletidas, não atravessando a lâmina. 
Cada um desses fatos levou Rutherford à conclusão de que o modelo de Thomson estava 
incorreto: O fato de a grande maioria das partículas alfa atravessar a lâmina de ouro indica que 
a maior parte do átomo trata-se, na verdade, de espaços vazios; O fato de poucas partículas que 
atravessaram a lâmina de ouro terem sofrido um desvio na sua trajetória indica que elas se 
aproximavam de alguma região do átomo que tivesse a mesma carga que elas, isto é, carga 
positiva, sendo assim repelidas; As poucas partículas que foram rebatidas pela lâmina de ouro 
indicavam que o átomo possui uma região maciça que impedia essa passagem, com carga igual, 
isto é, positiva. As partículas refletidas bateriam de frente com essa região. 
Essas observações levaram Rutherford a criar um novo modelo atômico, o Modelo 
Atômico de Rutherford: O átomo é concebido como tendo uma região central denominada 
 
 
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núcleo atômico, que contém praticamente toda a massa do átomo e possui carga positiva. Em 
contraste, a eletrosfera constitui a região onde os elétrons circulam em órbita ao redor do núcleo. 
A analogia utilizada para descrever o modelo de Rutherford é a de um sistema planetário 
ou solar, onde o Sol representa o núcleo, enquanto os planetas são comparáveis aos elétrons 
que orbitam em torno dele. 
No entanto, alguns anos mais tarde, a descoberta da terceira partícula subatômica, o 
nêutron, introduziu uma modificação no modelo original de Rutherford. O núcleo atômico 
passou a ser composto por prótons (partículas positivas) e nêutrons (partículas neutras), 
constituindo praticamente toda a massa total do átomo. 
Figura 4:Modelo do átomo de Rutherford 
 
FONTE:CONHECIMENTO CIENTÍFICO - MODELO ATÔMICO DE THOMSON 
 
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 
 
Para investigar a trajetória das partículas alfa e aprofundar nossa compreensão dos 
modelos atômicos, utilizamos a plataforma educacional PhET, que oferece simulações 
interativas. Entre essas simulações, destaca-se o "Átomo de pudim de passagens", alinhado com 
a teoria de Thomson, e o "Átomo de Rutherford", fundamentado na proposta teórica de Ernest 
Rutherford. Essas ferramentas interativas são cruciais para explorar os comportamentos das 
partículas alfa em contextos específicos. 
No ambiente do simulador, podemos manipular variáveis e obter valores como a energia 
das partículas alfa e a quantidade de prótons. Ao conduzir os procedimentos, o objetivo é 
estudar as interações de partículas alfas com núcleo e os elétrons de átomo de ouro podendo 
 
 
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assim terconclusão experimental sobre o procedimento em modo no simulador que foi indicado 
para uso. 
 
 
RESULTADOS E DISCUSSÕES 
Realizando o experimento de “Átomo de pudim de passas” no simulador podemos 
concluir que as partículas alfas seguem o percurso sem sofrer nenhuma variação ou 
interferência de qualquer que seja as cargas ou variação de energia. Como podemos ver na 
imagem 3 as partículas alfas e seus trajetos. 
 Figura 5: Comportamento das partículas alfa no modelo de Thomson simulação 
PhET. 
 
Fonte: Simulador PhET 
Podemos analisar que as partículas alfas não sofrem interferência das partículas de 
hidrogênio, continuando seu percurso normalmente, no caso comparando com a teoria de 
Thomson as partículas alfas sofrem uma leve mudança em sua trajetória qual não é perceptível 
a nós na simulação. Partindo para o experimento de Rutherford concluímos que as partículas 
alfas sofrem uma grande interferência dos núcleos podendo até ser ricochetear de volta. Uma 
análise que podemos fazer é que o ângulo está ligado a energia da partícula alfa, com uma maior 
de energia elas tendem a sofrer uma menor interferência dos núcleos e ocorre ao contrário para 
uma energia menor. 
 
 
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No estudo conduzido para o experimento de dispersão das partículas alfa, Rutherford 
observou uma dispersão maior do que a esperada de acordo com o modelo de Thomson. Diante 
disso, ele desenvolveu um novo modelo atômico para explicar essa dispersão acentuada. Na 
teoria de Rutherford, o átomo é concebido como tendo um núcleo composto por cargas positivas 
e nêutrons, circundado por uma região denominada eletrosfera, onde os elétrons de carga 
negativa estão localizados. Essa formulação permitiu uma explicação mais coerente do 
experimento de dispersão das partículas alfa, considerando a interação entre essas partículas, o 
núcleo e os elétrons. 
Por do simulador, é possível compreender que dois fatores influenciam a reflexão da 
partícula: a energia intrínseca da própria partícula e a quantidade de prótons que compõem o 
átomo em questão. Isso significa que o número de prótons em um átomo está diretamente 
relacionado ao elemento químico ao qual pertence. A Figura 6 representa o simulador, 
destacando algumas de suas variáveis. 
Figura 6 - Experimento de Rutherford com um átomo de ouro. 
 
Fonte: Simulador PhET. 
Rutherford interpretou esses resultados como evidência de uma concentração muito alta 
de carga positiva no centro do átomo, agora conhecido como núcleo atômico. A maioria das 
partículas alpha passou através da folha de ouro sem desvios, indicando que a maior parte do 
átomo é vazia. Entretanto, os desvios observados sugeriam a presença de uma região de alta 
densidade de carga positiva, responsável pelos desvios significativos2. 
https://chat.openai.com/c/5f5955c1-f8a8-4cfd-960f-c65565326046#user-content-fn-2%5E
 
 
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CONCLUSÕES FINAIS 
 
 Concluindo a experimentação posso afirmar que o modelo de Thomson era legal porque ele 
respondia muitas das perguntas da época. No entanto, quando Rutherford fez o experimento 
com a folha de ouro e viu as partículas alfa desviando, isso meio que desmentiu as ideias de 
Thomson. Rutherford concluiu que o núcleo era feito de cargas positivas. Portanto, se o núcleo 
tem cargas positivas, ele terá mais impacto nas partículas com prótons e menos impacto nas 
partículas ionizadas. 
 Com as simulações, também observei ver que, no modelo de Thomson, os átomos de 
hidrogênio não afetam as partículas alfa. Elas continuam em linha reta, mesmo se baterem nos 
átomos. No modelo de pudim de passas, Thomson esperava que as partículas alfa atravessassem 
as folhas de ouro em linha reta, sem alterar seu curso, porque teoricamente não teriam nada para 
se chocar. Isso explica como as partículas alfa se comportam quando encontram a partícula de 
hidrogênio; ou seja, o átomo não influenciaria as partículas alfa. 
 No modelo de Thomson, as partículas alfa têm seus cursos alterados pela interação com o 
núcleo, podendo até ser totalmente desviadas. Isso acontece devido à carga da partícula alfa e 
à ionização dos átomos, que pode ou não alterar o percurso, dependendo da quantidade de 
prótons em cada átomo e suas cargas. Rutherford mostrou que os átomos têm um núcleo 
positivo, cercado por elétrons, criando um modelo atômico semelhante ao modelo planetário, 
onde o núcleo seria como o sol e os elétrons como os planetas. 
 
 
 
 
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REFERÊNCIAS 
 
PERUZZO, F. M.; CANTO, E. L. do. Química na abordagem do cotidiano. 4 ed. Moderna. São 
Paulo, 2006. 
 
PhET, Simulador, disponivel em : https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulations/rutherford-
scattering/activities 
 
REDE, Q. N. Química na Rede: Modelos Atômicos de Thomson e Rutherford. Disponível 
em:<https://quimicarede.blogspot.com/2016/04/modelos-atomicos-de-thomson-e-
rutherford.html>. 
TIPLER, Paul A. Modern physics. Institute of Eletric & Eletronics Enginee. WORTH 
PUBLICHERS. Oakland University. Rochester, Michigan, 1977. 
Rutherford, E. (1911). The scattering of alpha and beta particles by matter and the structure of 
the atom. Philosophical Magazine, 21(125), 669-688. ² 
 
 
 
 
 
 
 
https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulations/rutherford-scattering/activities
https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulations/rutherford-scattering/activities