Teoria da Relatividade

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CENTRO DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA “PAULA SOUZA”
ESCOLA TÉCNICA ESTADUAL CIDADE TIRADENTES
1° Administração – ETIM
Erika Santos Duarte
SÃO PAULO - SP
2019
Erika Santos Duarte
TEORIA DA RELATIVIDADE
Trabalho á compor menção parcial na disciplina de Física, ministrada pelo professor Jaime
SÃO PAULO - SP
2019
Sumário
INTRODUÇÃO	5
TEORIA DA RELATIVIDADE	6
TEORIA DA RELATIVIDADE RESTRITA	6
Consequências	6
Fórmula	7
TEORIA DA RELATIVIDADE GERAL	7
A DILATAÇÃO DO TEMPO	8
Evidência	8
Equação da dilatação do tempo	9
Paradoxo dos gêmeos	10
CONTRAÇÃO DO COMPRIMENTO	10
OS QUARKS	11
O que são quarks	11
Definição	12
Tipos de Quarks	12
Propriedades do Quark	13
ACELERADORES DE PARTÍCULAS	13
O que são os Aceleradores de Partículas	13
LHC: o grande colisor de hádrons	14
Sirius: o acelerador de partículas brasileiro	15
A NATUREZA DUAL DA LUZ	15
EFEITO FOTOELÉTRICO	18
O que é o efeito fotoelétrico	18
Quem descobriu o efeito fotoelétrico	18
Funcionamento do efeito fotoelétrico	19
Aplicações tecnológicas do efeito fotoelétrico	20
CONSTANTE DE MÁX PLANCK	21
EINSTEIN E A EQUIVALÊNCIA ENTRE A MATÉRIA E A ENERGIA	22
Transformação de matéria em energia	22
Fórmulas	23
APLICAÇÕES DA TEORIA DA RELATIVIDADE DE EINSTEIN NO COTIDIANO	23
GPS’s	23
Os eletroímãs se atraem ou repelem por causa da relatividade	24
Sem a relatividade, o ouro seria azul	25
Sem os efeitos relativistas, a imagem das tvs antigas seria toda distorcida	26
CONCLUSÃO	27
Referências Bibliográficas	28
INTRODUÇÃO
	A Teoria da Relatividade é o termo dado à Teoria da Relatividade Restrita ou Especial (1905) e a Teoria da Relatividade Geral (1915), ambas propostas pelo físico alemão Albert Einstein. Nisso, é proposto novos conceitos para o espaço, tempo e gravidade que proporcionaram grandes mudanças à época no mundo das ciências e no desenvolvimento de novas tecnologias. 
TEORIA DA RELATIVIDADE
A Teoria da Relatividade foi proposta pelo físico alemão Albert Einstein (1879-1955). 
Tal teoria representa a conjunção de duas outras teorias: a Teoria da Relatividade Restrita (especial) e a Teoria da Relatividade Geral. 
A Teoria da Relatividade Restrita foi publicada em 1905 no artigo “A Eletrodinâmica dos Corpos em Movimento”. 
Já a Teoria da Relatividade Geral foi apresentada em 1915 à Academia Prussiana de Ciências, sendo publicada oficialmente meses depois.
Logo, na conjunção dessas duas teorias, Einstein explica as situações em que a física de Isaac Newton falhou. 
Assim, ele propôs e desenvolveu mudanças nos conceitos de espaço, tempo e gravidade.
TEORIA DA RELATIVIDADE RESTRITA
A Teoria da Relatividade Restrita tem base dois postulados de Einstein: 
“1. Todas as leis da natureza são as mesmas em todos os sistemas de referência inerciais (sistemas de referência não-acelerados).”
“2. A velocidade de propagação da luz no vácuo é a mesma em todos os sistemas de referência inerciais (sistemas de referência não-acelerados).”
Consequências
Uma das consequências do 2° postulado é o valor da velocidade da luz (aprox.: 3 .108 m/s) é um limite para as velocidades. Portanto, nenhum corpo pode se mover com velocidade superior à da luz no vácuo.
Além disso, o fato de o valor da velocidade da luz ser constante, modificou as ideias clássicas do espaço e do tempo.
Após isso, o espaço e o tempo deixam de ser absolutos, como afirmava a física de Newton, e passam a ser relativos. 
Nisso, o tempo medido entre o mesmo evento por observadores que estão em movimentos relativos entre si é diferente. Surge assim a ideia de dilatação do tempo. 
Do mesmo modo, ocorre uma contração do espaço medido por observadores em estados distintos (repouso e movimento).
Com isso, corpos em movimento sofrem uma contração na direção deste movimento em relação ao tamanho que têm quando medidos em repouso.
Dessa forma, a dilatação temporal e a contração do espaço só apresentam valores significativos quando os valores das velocidades envolvidas são próximos aos da velocidade da luz no vácuo.
Fórmula
A Teoria da Relatividade Restrita também modificou o conceito de energia.
A energia pode ser convertida em massa e está passou a ser considerada uma forma de energia.
Tal princípio é chamado de equivalência massa-energia e pode ser expresso pela seguinte fórmula: 
E0 = mc²
Sendo:
E0: energia de repouso
m: massa
c: velocidade da luz
Essa relação é facilmente verificada nas reações nucleares, onde partículas e núcleos interagem convertendo massa em energia e vice-versa.
TEORIA DA RELATIVIDADE GERAL
	A Teoria Geral foi apresentada por Einstein 10 anos após a Teoria Restrita. Ela amplia a abrangência daquela estendendo a descrição dos fenômenos físicos para sistemas acelerados (não inerciais).
A ideia básica da teoria é que a presença de matéria encurva o espaço-tempo. Assim, quanto maior for a massa do corpo, mais ele encurvará o espaço-tempo ao seu redor.
A massa encurva o espaço-tempo
	O Princípio da Equivalência, postula que o sistema de referência uniformemente acelerado é fisicamente equivalente a um campo gravitacional uniforme. 
	Nesse sentido, ao incluir campos gravitacionais, a teoria descreve os movimentos não mais como ação de forças, mas sim como a trajetórias sobre a superfície do espaço-tempo. 
A partir dessa nova concepção foi possível explicar o comportamento anômalo da órbita de Mercúrio (precessão do periélio de Mercúrio).
Além disso, a teoria previa que a luz deveria também acompanhar a curvatura da superfície espaço-tempo gerada por campos gravitacionais intensos. O que foi posteriormente comprovado.
Foi previsto ainda que a medida do tempo também sofreria a influência dos campos gravitacionais. Quanto mais intenso o campo, mais lentamente passaria o tempo, isto é, a dilatação do tempo.
Essa previsão também foi confirmada. Fazendo com que o Sistema de Posicionamento Global por Satélite (GPS), para funcionar corretamente, seja necessário fazer correções, visto que a intensidade do campo sofre alterações. 
A DILATAÇÃO DO TEMPO
A dilatação do tempo propõe que o intervalo de tempo marcado por um observador em repouso é maior do que aquele marcado por alguém em movimento.
Antes das propostas de Einstein sobre as velocidades próximas à luz, o tempo era tratado como algo absoluto, isto é, a passagem do tempo seria a mesma em qualquer lugar e sobre a perspectiva de qualquer observador. 
A Teoria da Relatividade, proposta por Albert Einstein no século XX, demonstrou que o tempo é relativo e mantém uma relação de interdependência com o espaço, formulado como espaço-tempo. De acordo com essa teoria, dois observadores que possuem movimento relativo entre si, marcam intervalos tempo diferentes ao presenciarem a ocorrência de dois fenômenos sucessivos. 
Em tese, a Relatividade propõe a dilatação do tempo. Assim, “os intervalos de tempo marcados por um observador em repouso são sempre maiores que os intervalos de tempo marcados por um observador em movimento com velocidade próxima à da luz.”
Evidência
 A existência das partículas subatômicas múons evidencia a veracidade da dilatação do tempo. Os múons são partículas que se formam a partir do contato dos raios cósmicos vindos do Sol com a atmosfera terrestre. O tempo de vida médio dessas partículas, antes que sofram decaimento e transformem-se em outros elementos, é de apenas 2,2 μs (lê-se microssegundos. 1μs é 1 milhão de vezes menor que 1 segundo). O decaimento dos múons obedece à seguinte lei estatística.
Sendo:
· N(t): número de múons que sofreram decaimento em função do tempo;
· N0: quantidade inicial de partículas;
· t: tempo;
· T: tempo médio de vida dos múons.
Por meio da Mecânica Clássica, considerando-se a ideia de velocidade média e a equação acima, podemos definir a quantidade dessas partículas detectadas no solo. Dessa forma, sabendo-se que as partículas se propagam com 99% da velocidade da luz e considerando uma distância de 15km da camada da atmosfera, o tempo de descida dos múons seria de, aproximadamente, 50 μs, e a quantidade de múons que chegariam ao solo antes de sofrerdecaimento seria de, aproximadamente, 130 para cada um trilhão de partículas inicialmente formadas.
As experiências realizadas para a detecção de múons constatam que a quantidade de partículas que chegam ao solo é de aproximadamente quatro trilhões e oitocentos bilhões. Logo, como essas partículas possuem uma velocidade próxima à da luz, o tempo de decida para o referencial dos múons é inferior ao tempo determinado por um observador fixo no solo. Se o tempo de decida relativo ao referencial dos múons for utilizado, a previsão teórica da quantidade de partículas que atingem o solo será exatamente igual à quantidade detectada experimentalmente.
Equação da dilatação do tempo
A equação da dilatação do tempo determina a relação entre os intervalos de tempo marcados por um observador em repouso e o outro em movimento. 
Sendo:
· Δt0 = Intervalo de tempo marcado pelo observador parado;
· Δt = Intervalo de tempo marcado pelo observador em movimento;
· v = Velocidade do corpo em movimento;
· c = Velocidade da luz (c = 3,0 x 108 m/s).
Por meio dessa equação, pode-se notar que o intervalo de tempo marcado pelo observador em repouso é sempre superior ao marcado pelo observador em movimento.
Paradoxo dos gêmeos
	O paradoxo dos gêmeos é um meio de exemplificar a relatividade do tempo. Caso um homem faça uma velocidade no espaço em uma nave que consiga viajar a velocidade da luz, quando retornasse, estará mais jovem que seu irmão gêmeo que permaneceu na terra. 
Se a velocidade da nave fosse de 80% da velocidade da luz e o tempo da viagem fosse de quatro anos, o tempo marcado pelo gêmeo que ficou na Terra seria de dez anos. O tempo para o referencial parado sempre é maior que para o referencial em movimento. Nesse caso, a diferença de idade entre os irmãos gêmeos seria de seis anos.
As marcações de tempo são diferentes para observadores que mantêm movimento relativo.
CONTRAÇÃO DO COMPRIMENTO
	Para realizarmos a metrificação de um corpo que esteja em repouso em nosso referencial, podemos, simplesmente, medir as coordenadas das extremidades do corpo utilizando de uma régua.
	Porém, quando tentamos realizar essa medida em um corpo que esteja em movimento, temos que visualizar, simultaneamente (em nosso referencial), as coordenadas das extremidades do corpo para que o resultado da medida seja válido.
	Em seus postulados, Einstein propôs que: as leis da física são as mesmas para qualquer referencial inercial, e a velocidade da luz no vácuo tem o mesmo valor em todas as direções e em todos os referenciais inerciais. 
	Assim, foi proposto que o comprimento de um corpo, medido em outro referencial em relação ao qual está se movendo (na direção da dimensão que está sendo medida), é sempre menor que o comprimento medido inicialmente.
Contração do comprimento
Iremos supor que na figura acima o corpo esteja em repouso, possuindo comprimento L’ em relação a um observador. Em um segundo momento, o corpo possui velocidade V (em relação ao mesmo observador) na mesma direção em que foi medido o comprimento inicial. Após essas análises, Einstein afirmou que esse corpo apresentará um comprimento L, sendo que L < L’, mantendo constante o valor da altura h.
	Logo, podemos dizer que houve uma contração de comprimento, sendo a equação abaixo a que faz uma ligação direta entre esses comprimentos:
Sendo:
· L = comprimento do objeto em movimento
· L’ = comprimento do objeto em repouso
· u = velocidade relativa entre o referencial
· c = velocidade da luz no vácuo
OS QUARKS
O que são quarks
Até um tempo atrás se acreditava que a matéria era composta principalmente por prótons, nêutrons e elétrons. Mas com os estudos mais recentes sobre as radiações nucleares e de choques entre partículas revelaram diversos novos componentes da matéria.
A massa de um elétron é bem inferior às massas dos prótons e dos nêutrons. E foi exatamente este fator que fez com que alguns estudiosos suspeitassem que essas partículas nucleares fossem compostas por outras. Assim, a partir de diversas análises foi sugerido que o núcleo seria composto por Quarks. Os Quarks nunca são detectados separadamente, e sim sempre em grupos de três.
Definição
O Quark é um dos dois elementos básicos que formam a matéria, e é a única das partículas que interage através das quatro forças fundamentais. Nesse sentido, o Quark é um férmion fundamental que possui uma unidade de carga hadrônica, que aparece em três cores diferentes.
A teoria que estuda a dinâmica de quarks e das cargas hadrônica é chamada de Cromodinâmica Quântica, e segundo essa teoria os quarks podem formar estados ligados de dois ou de três. Assim, os pares de quarks são chamados de mésons e os trios de bárions.
Tipos de Quarks
Os Quarks podem ser divididos em seis tipos, porém desse total apenas dois fazem parte da composição dos prótons e dos nêutrons. Os outros quatro Quarks existiram apenas durante os primeiros momentos da criação do Universo e só é possível recriá-los usando os aceleradores de partículas.
Os seis Quarks são:
· Up (para cima) – que é o Quark mais leve. Um próton possui dois Up em seu interior e um nêutron possui um.
· Down (para baixo) – ele faz dupla com o Up na constituição da matéria. Um próton possui um Down e um nêutron possui dois.
· Charm (charme) – é maior que o Up e que o Down, porém só aparece em aceleradores de partículas.
· Strange (estranho) – é o par do Charm e muito pesado para permanecer inteiro na natureza. Existiu apenas nos primórdios da criação do Universo.
· Top (topo) – é o mais pesado de todos os Quarks, sua massa é igual a de um átomo de ouro.
· Bottom (fundo) – assim como os três anteriores, é muito pesado para existir hoje. Nos aceleradores dura apenas um milionésimo de milionésimo de segundo.
Propriedades do Quark
	Os quarks possuem duas propriedades que são muito importantes, o sabor e a cor. Esses nomes dessas propriedades não têm nada a ver com as propriedades dos alimentos, são apenas analogias. Os Quarks podem ter seis sabores (tipos), são eles: Up, Down, Charm, Strange, Top e Bottom. Apenas os dois primeiros estão presentes na composição dos prótons e dos nêutrons, como visto anteriormente. Quanto as cores, podem ser: red, green e blue. Tal propriedade (cor) não é estática, pois os Quarks interagem entre si e mudam de cor através dos glúons. E é essa interação que faz com que os Quarks permaneçam juntos, por isso que o nome da partícula intermediadora se chama glúon, que vem da palavra glue, que é cola em inglês.
Por serem detectados em conjunto e formarem novas partículas, o ato de explicar e comprovar a existência do Quark foi extremamente difícil. É muito complicado conseguir medir, mesmo que experimentalmente, a massa do Quark. Ela varia de acordo com o sabor do Quark como veremos logo abaixo:
· Quark up: fica entre 1,7 e 3,3 MeV
· Quark down: fica entre 4,1 e 5,8 MeV
· Quark bottom: 1270 MeV
· Quark top: 101 MeV
· Quark charm: 172 GeV
· Quark strange: 4,19 GeV
As massas acima citadas referem-se apenas a massa aproximada dos quarks isolados.
ACELERADORES DE PARTÍCULAS
O que são os Aceleradores de Partículas
	Trata-se de um laboratório que estuda as colisões entre partículas submetidas a uma alta velocidade, a fim de desvendar as estruturas da matéria. 
	Os aceleradores de partículas foram desenvolvidos em 1920, e comportam-se como uma ferramenta de investigação na área da Física. Eles são formados por túneis com quilômetros extensão, onde as partículas, como prótons e elétrons, são aceleradas até colidirem com algum obstáculo diverso ou com outras partículas em movimento. 
	O choque entre as partículas libera uma grande quantidade de energia e permite a criação ou descoberta de outros elementos antes desconhecidos para a ciência. Os Quark, partículas constituintes dos prótons e nêutrons, e os pósitrons, antimatéria dos elétrons, são alguns exemplos de descobertas feitas a partir de experimentos realizados em um acelerador de partículas. 
	A relevância destas descobertas está na compreensão da composição inicial do universo, o que permitea descoberta da origem de tudo que existe. Esta compreensão da estrutura da matéria também pode auxiliar no desenvolvimento de diversas tecnologias, a exemplo do diagnóstico por imagens realizadas a partir da emissão de pósitrons (Pet Scan). A profundidade da análise de imagens feitas pelo Pet Scan pode auxiliar no combate ao câncer e outras patologias. 
	Outra utilidade com o uso do acelerador de partículas é a visualização de fenômenos relativísticos. Assim, os efeitos previstos pela Teoria da Relatividade poderão ser totalmente entendida, visto que as partículas se movimentam com uma aceleração bastante próxima a da velocidade da luz. 
LHC: o grande colisor de hádrons 
O LHC, sigla em inglês para Grande Colisor de Hádrons, é um acelerador de partículas circular que possui 27 km de circunferência e está enterrado a 100 m de profundidade entre as fronteiras da França e da Suíça. Inaugurado em setembro de 2008, o LHC operou com uma energia de 7 Tev (7 trilhões de elétrons-volt) em março de 2009. A colisão de prótons a velocidades próximas à da luz é capaz de gerar ambientes que se assemelham ao estado do universo nos instantes iniciais após o Big Bang. 
A imagem acima retrata uma colisão de partículas realizada no LHC. Por meio dos rastros deixados, os cientistas buscam detectar novas partículas subatômicas. Por intermédio de minuciosas análises feitas no LHC, o Bóson de Higgs, partícula subatômica que confere massa as demais partículas, pode ser detectado. 
Sirius: o acelerador de partículas brasileiro
Está sendo desenvolvido na sede do Centro Nacional de Pesquisa e Energia de Materiais (Cnpem), na cidade de Campinas, em São Paulo, o acelerador de partículas Sirius. Com diâmetro médio de 153 m e energia de operação de 3 Gev (Giga elétron-volt), esse acelerador será do tipo síncrotron. As partículas serão aceleradas por meio de um campo elétrico que mantém sincronia com sua frequência de revolução e permanecerão confinadas em uma região de campo magnético.
O projeto de R$ 1,8 bilhão estará em funcionamento até 2018 e colocará o Brasil no cenário das seletas nações que possuem equipamentos de pesquisa com tamanha tecnologia. A observação das estruturas atômicas de rochas, fósseis e células de compostos químicos será uma das possibilidades de aplicação desse acelerador.
A NATUREZA DUAL DA LUZ
	A luz possui comportamento dual: ora se comporta como onda, ora se comporta como partícula.
	Nesse contexto, algumas teorias cientificas foram apresentadas, a fim de explicar o comportamento da luz. Dentre as teorias, destacam-se a de Isaac Newton (1647 – 1727), que em sua proposta considerava a luz como partículas (modelo corpuscular). Tal teoria tornou-se restrita, pois não conseguia explicar alguns fenômenos. 
Isaac Newton, físico inglês que propôs um dos modelos corpusculares da luz.
James Clerk Maxell (1831 – 1879) apresentou uma teoria detalhada da luz como um efeito eletromagnético (modelo ondulatório), explicando uma gama de fenômenos, no entanto, esse modelo tornou-se parcial devido a algumas circunstâncias, como no efeito fotoelétrico (que será abordado no tópico seguinte), por não conseguir explicar a emissão instantânea de elétrons de uma placa de metal em razão da interação de ondas eletromagnéticas com a mesma (a emissão deveria ocorrer após um determinado intervalo de tempo, segundo as previsões).
James Clerk Maxell, físico e matemático britânico que apresentou
a teoria eletromagnética para a luz (modelo ondulatório).
Albert Einstein (1879 – 1955) explicou o efeito fotoelétrico por meio de teoria que descreviam as ondas eletromagnéticas (modelo ondulatório) que interagiam com a placa de metal só fariam com que os elétrons ejetados instantaneamente se elas se comportassem como partículas (modelo corpuscular).
Físico alemão, Albert Einstein, através do efeito fotoelétrico,
demonstrou que luz também se comporta como partícula.
	Essa intercalação de ideias entre o comportamento ondulatório e corpuscular da luz é aceita na comunidade científica como a Natureza Dual da Luz, pois, em determinados fenômenos (difração, refração, interferência etc.), a teoria eletromagnética consegue explicar e a teoria corpuscular está associada ao processo de absorção e emissão de energia.
No ano de 1924, o físico francês Louis De Broglie (1892 – 1897), utilizando da ideia de que na natureza existe simetria, trabalhou a hipótese da partícula se comportar como onda, através de uma expressão matemática ele relacionou o comprimento de onda de uma partícula à quantidade de movimento dela.
			O francês De Broglie relaciona o fenômeno partícula-onda.
	As aplicações das últimas três teorias são vistas em estudos de microestruturas através da difração da luz (comportamento ondulatório), as portas automáticas de shoppings têm seu funcionamento baseado no efeito fotoelétrico (modelo corpuscular) e o microscópio eletrônico que utiliza feixes de elétrons e não a de luz (partícula-onda).
Microscópio eletrônico permite visualizações que o microscópio óptico não permite.
Estruturas analisadas através da difração de raios x.
Porta automática que tem como princípio de funcionamento o efeito fotoelétrico.
	A simetria entre onda-partícula e partícula-onda existe, e as aplicações desses conhecimentos científicos estão cada vez mais presentes em nosso cotidiano.
EFEITO FOTOELÉTRICO
	O efeito fotoelétrico é um processo de emissão de elétrons por alguns materiais quando iluminados por frequências específicas de ondas eletromagnéticas.
O que é o efeito fotoelétrico
	O efeito fotoelétrico é um fenômeno de origem quântica que consiste na emissão de elétrons por algum material que é iluminado por radiações eletromagnéticas de frequências específicas. Os elétrons emitidos por esses materiais são chamados de fotoelétrons. 
Quem descobriu o efeito fotoelétrico
	O efeito fotoelétrico foi descoberto pelo físico alemão Heinrich Hertz (1857 – 1894), em 1886. Neste caso, Hertz percebeu que a incidência da luz ultravioleta em chapas metálicas auxiliava a produção de faíscas. Entretanto, a explicação teórica do efeito fotoelétrico só foi apresentada em 1905, por Albert Einstein. 
	A dúvida existente na época estava relacionada com a energia cinética dos elétrons que eram ejetados do metal, essa grandeza não dependia da intensidade da luz incidente. Assim, Einstein percebeu que o agente responsável pela ejeção de cada elétron era um único fóton, uma partícula de luz que transferia aos elétrons uma parte de sua energia, ejetando-o do material, desde que sua frequência fosse grande o suficiente para tal. Contudo, Einstein muniu-se das ideias do físico alemão Max Planck (1858-1947).
	Planck afirmava que a luz irradiada por um corpo negro era quantizada, isto é, apresentava um valor mínimo de energia, como em pequenos pacotes. Einstein ampliou a ideia para todas as ondas eletromagnéticas e conseguiu resolver o problema do efeito fotoelétrico. Einstein e Planck receberam mais tarde o prêmio Nobel de Física por suas descobertas relacionadas à quantização da luz.
Funcionamento do efeito fotoelétrico
	O efeito fotoelétrico consiste na ejeção de elétrons de um material exposto a uma determinada frequência de radiação eletromagnética. Desse modo, os pacotes de luz, chamados de fótons, transferem energia para os elétrons. Se essa quantidade de energia for maior do que a energia mínima necessária para se arrancar os elétrons, estes serão arrancados da superfície do material, formando uma corrente de fotoelétrons. 
	Nesse sentido, a energia de cada fóton depende da sua frequência (f), portanto, existe uma frequência mínima para arrancar elétrons de um material. A energia mínima que cada fóton deve ter para promover o efeito fotoelétrico é chamada de função trabalho. A equação abaixo permite calcular a energia de um único fóton de frequência f. 
Na equação acima, h é uma constante física chamada constante de Planck, de valor igual a 4,0.10-15 eV.s. A energia cinética que o elétron adquire após ser atingido por um fóton é determinadapela diferença da energia do fóton com a função trabalho (Φ):
A função trabalho é uma característica de cada material e depende do quão ligados estão os elétrons no material. Confira uma tabela com valores de função trabalho, em unidades de eV (elétrons-volts - cada eV equivale a 1,6.10-19 J), para alguns metais:
	Material
	Valor da função trabalho (eV)
	Sódio
	2,28
	Cobalto
	3,90
	Alumínio
	4,08
	Cobre
	4,70
Aplicações tecnológicas do efeito fotoelétrico
A mais famosa aplicação tecnológica baseada no efeito fotoelétrico é a célula fotovoltaica, utilizada nos painéis solares para gerar energia elétrica limpa e renovável.
Alguns materiais possuem seus elétrons arrancados graças ao efeito fotoelétrico.
CONSTANTE DE MÁX PLANCK
	A Constante de Planck (h) é a constante utilizada para indicar a energia e a frequência das ondas eletromagnéticas. Ela representa o Quantum, que é a quantidade de energia emitida por porções muito pequenas. 
	Tal constante destaca-se nos estudos de Física Quântica, considerada fundamental. Possui esse nome em virtude do físico Máx Planck, que se dedicou ao estudo da teoria quântica. 
	O valor da constante de Planck é h = 6,63 . 10-34 J.s
Em eV (elétron-volt), seu valor corresponde a h = 4,13566743(35) x 10-15 eV . s
A constante de Planck é importante para determinar a energia de um fóton, o que é obtido mediante a seguinte equação:
E = h .v
Sendo:
E: energia
h: constante de Planck
v: frequência das radiações eletromagnéticas
Anterior a Planck, outros estudiosos tentaram entender essa relação, mas os resultados obtidos eram sempre inconsistentes. 
Esses estudiosos pensavam que somente seria possível medir a radiação de um corpo se esse corpo absorvesse toda a energia que chegasse até ele. Ela ficava no corpo, ou seja, não poderia ser refletida.
Para que isso acontecesse, o corpo deveria ser negro, motivo pelo qual esse estudo ficou conhecido pelo nome radiação do corpo negro.
Em 1900, o alemão Planck conclui que a energia é uma grandeza de porções bastante reduzidas, sugerindo, assim, a constante.
Importa referir que graças a Planck, surge a Física Quântica, área que estuda a quantização da energia.
Graças aos seus contributos, Planck recebeu o Prêmio Nobel da Física em 1918.
EINSTEIN E A EQUIVALÊNCIA ENTRE A MATÉRIA E A ENERGIA
	A mais célebre equação científica do século XX desenvolvida por Albert Einstein, estabelece a equivalência quantitativa da transformação de matéria em energia ou vice-versa. 
E=mc2
Sendo:
· E = energia;
· m = massa;
· c2 = velocidade da luz elevada ao quadrado.
Sendo a velocidade da luz 300.000 Km/s ou, nas unidades do Sistema Internacional de Unidades, 300.000.000 m/s, a energia teoricamente obtenível da transformação completa de um único quilograma de massa é de astronômicos 9 x 1016Joules [1kg.(300.000.000 m/s)2].
Para se ter ideia do significado desse número, segundo a equação de Einstein, a transformação completa de dez quilogramas de massa produziria uma quantidade de energia suficiente para evaporar toda a água da Baía de Guanabara.
Transformação de matéria em energia
	A parte relativista da equação se concentra no elemento "c", a velocidade da luz que, segundo a teoria da relatividade, é a única constante do universo. Isto é, tempo, espaço, matéria e energia são relativos, mas a velocidade da luz no vácuo é sempre a mesma, independentemente do referencial adotado para medi-la.
Entender o porquê de uma quantidade de matéria se converter em outra quantidade equivalente de energia em uma proporção direta da velocidade da luz, implica observar o aspecto de constante relativística dessa grandeza. No restante, podemos comparar a equação de Einstein com os desdobramentos matemáticos de duas fórmulas muito conhecidas.
Fórmulas
1a. A equação da segunda lei de Newton, princípio fundamental da dinâmica: 
F = m.a
Sendo: 
· F = força;
· m = massa;
· a = aceleração.
 2a. A equação que define energia ou trabalho em função da força e distância:
E = F.d
Sendo: 
· E = energia ou trabalho;
· F= força;
· d= distância. 
No Sistema Internacional de Unidades, isso significa que, quando deslocamos uma massa de peso 1 Newton pela distância de 1 metro, produzimos 1 Joule de trabalho, para o que precisamos consumir 1 Joule de energia.
APLICAÇÕES DA TEORIA DA RELATIVIDADE DE EINSTEIN NO COTIDIANO
GPS’s
Sem ela, nossos GPS's nunca acertariam a localização
A Teoria da Relatividade Geral é essencial para o funcionamento do Sistema de Posicionamento Global, ou GPS.
Este sistema é composto por 24 satélites voando em órbitas diferentes ao redor da Terra. Para determinar posições, os satélites enviam seus sinais às estações terrestres e para as unidades de GPS, como as que você pode ter em seu celular.
Apesar dos satélites GPS não estarem na velocidade da luz, eles orbitam em uma velocidade alta, de 10.000 km/h. Devido à essa velocidade, junto com a diferença de gravidade em sua órbita em relação a um observador na Terra, a dilatação do tempo torna-se um fator crucial para uma determinação precisa da posição.
Uma diferença de apenas um microssegundo entre os relógios dos satélites e das estações terrestres levaria a um erro de posição de um quilômetro em seu GPS.
Como resultado, os relógios dos satélites devem ser sintonizados para correr mais devagar do que a quantidade calculada.
Os eletroímãs se atraem ou repelem por causa da relatividade
Apenas alguns metais são naturalmente magnéticos, como o ferro. Porém, é possível criar um ímã de qualquer metal, executando uma corrente elétrica através dele.
Esses metais eletrizados têm uma propriedade específica: eles apenas afetam magneticamente os objetos que se movem e não têm efeito em objetos estacionários. Isso é o que acontece num eletroímã.
Quando uma corrente contínua de carga elétrica flui através de um fio, os elétrons passarão pelo material.
Normalmente, o fio pareceria ser eletricamente neutro, sem carga líquida positiva ou negativa. Essa é a consequência de ele ter o mesmo número de prótons (carga positivas) e elétrons (cargas negativas). Porém, esses fios irão se atrair ou repelir, dependendo da direção em que a corrente está em movimento.
Por exemplo, se você colocar outro fio ao lado dele, com uma corrente que tenha a mesma força e esteja indo na mesma direção, os elétrons do primeiro fio irão perceber os elétrons do segundo fio como imóveis, visto que eles estariam seguindo o mesmo movimento.
Entretanto, da perspectiva dos elétrons, os prótons em ambos os fios parecem estar se movendo, e por isso, aparentam estar mais espaçados. Assim, haverá mais carga positiva por comprimento de fio do que a carga negativa. Como as cargas são repelentes, os dois fios também se repelem.
Se as correntes se movimentam em direções opostas, elas irão se atrair.
Isso acontece porque do ponto de vista do primeiro fio, parecerá que existem mais elétrons no outro fio, criando uma carga negativa líquida. Enquanto isso, os prótons no primeiro fio parecerão estáticos, criando uma carga positiva, e assim, os opostos irão se atrair.
Sem a relatividade, o ouro seria azul
Sem os efeitos da relatividade nós veríamos um ouro azulado, e não o amarelo dourado que conhecemos.
Isso acontece porque na maioria dos metais, os elétrons nos átomos se movem em diferentes orbitais. Parte da luz que atinge o metal é absorvida e reemitida, embora com um comprimento de onda maior. Porém, a maioria das luzes visíveis é apenas refletida.
Há um total de 79 elétrons em torno de um átomo de ouro e 79 prótons no núcleo. Na orbital mais próxima do núcleo, os elétrons se movem muito mais rápido, e por um caminho menor.
Como os elétrons estão se movendo rápido, eles parecem estar mais próximos do que realmente são. Para um elétron pular para um nível de energia mais elevado, ele precisa absorver um comprimento de onda específico da luz.
No ouro, os comprimentos de onda que podem ser absorvidos geralmente estão na faixa ultravioleta. No entanto, quando consideramos os efeitos relativistas que parecem deixar as órbitas maispróximas, o ouro começa a absorver a luz que possui um comprimento menor, a luz azul.
Então a luz azul é absorvida e apenas as cores vermelhas, laranjas e amarelas são refletidas nos nossos olhos. Por isso, o ouro tem um brilho amarelado.
Sem os efeitos relativistas, a imagem das tvs antigas seria toda distorcida
As TV antigas eram equipadas com um instrumento chamado tubo de raio catódico.
Esse tubo funcionava utilizando um imã para disparar elétrons em uma superfície de fósforo, que produz luz quando é atingido por elétrons. Cada elétron então equivalia a um pixel iluminado na tela.
Tais elétrons, de carga negativa, viajam em cerca de 30% da velocidade da luz. Para que eles fossem direcionados para o ponto correto na tela, criando uma imagem perfeita, os imãs de carga positiva que puxariam os elétrons de carga negativa deveriam estar bem posicionados. Para isso, os efeitos relativistas deveriam ser considerados.
CONCLUSÃO
	Portanto, evidencia-se o impacto que tais teorias propostas por grandes físicos, como Albert Einstein e Máx Plank, trouxeram ao universo científico e social, visto que, a partir delas foram descobertos inúmeros equívocos sobre a formulação do espaço, tempo e gravidade, anteriormente regidas pela física de Newton. 
Além disso, tais estudos proporcionaram o desenvolvimento e a aprimoração de novas tecnologias em diversos campos, dentre eles, a medicina e os equipamentos hospitalares. No entanto, sua aplicabilidade não se restringe a isto, outros exemplos estão nos GPS’s e nas portas automáticas que, por meio de Einstein, puderam ser aprimoradas. Portanto, conhecê-los de maneira ampla, significa compreender a dinâmica de eletroeletrônicos e múltiplas tecnologias presentes no mundo contemporâneo. 
Referências Bibliográficas
TODA MATÉRIA. “Teoria da Relatividade”.
Disponível em: https://www.todamateria.com.br/teoria-da-relatividade-2/
Acesso em: 06 de set. de 2020
ESTUDO PRÁTICO. “O que são Quarks?". 
Disponível em: https://www.estudopratico.com.br/o-que-sao-quarks/#:~:text=Propriedades%20do%20quark,%2C%20Strange%2C%20Top%20e%20Bottom. 
Acesso em: 06 de set. de 2020
JÚNIOR, Joab Silas da Silva. "O que é um acelerador de partículas?"; Brasil Escola.
Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-um-acelerador-particulas.htm.
Acesso em: 06 de set. de 2020
JÚNIOR, Joab Silas da Silva. “Dilatação do Tempo”; Mundo Educação. 
Disponível em: https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/dilatacao-tempo.htm
Acesso em: 06 de set. de 2020
CÔRREA, Dominicano Marques da Silva. “Contração do Comprimento”; Mundo Educação. 
Disponível em: https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/contracao-comprimento.htm
Acesso em: 06 de set. de 2020
ALMEIDA, Frederico Borges de. "A Natureza Dual da Luz"; Brasil Escola.
Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-natureza-dual-luz.htm#:~:text=Albert%20Einstein%20(1879%20%E2%80%93%201955),como%20part%C3%ADculas%20(modelo%20corpuscular).
Acesso em: 06 de set. de 2020
HELERBROCK, Rafael. "O que é efeito fotoelétrico?"; Brasil Escola.
Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-efeito-fotoeletrico.htm#
Acesso em: 06 de set. de 2020
TODA MATÉRIA. “Constante de Planck”. 
Disponível em: https://www.todamateria.com.br/constante-de-planck/
Acesso em: 06 de set. de 2020
EDUCAÇÃO UOL. “Einstein e a equivalência entre matéria e energia”. 
Disponível em: https://educacao.uol.com.br/disciplinas/fisica/emcsup2sup-einstein-e-a-equivalencia-entre-materia-e-energia.htm#:~:text=Essa%20%C3%A9%20a%20mais%20c%C3%A9lebre,foi%20desenvolvida%20por%20Albert%20Einstein.&text=Nela%2C%20E%20%3D%20energia%2C%20m,da%20luz%20elevada%20ao%20quadrado.
Acesso em: 06 de set. de 2020
HIPERCULTURA. “4 aplicações da Teoria da Relatividade de Einstein na vida real”.
Disponível em: https://www.hipercultura.com/4-aplicacoes-da-teoria-da-relatividade-de-einstein-na-vida-real/
Acesso em: 06 de set. de 2020