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física a mãe de todas as ciências matéria
energia interações O que é a física a física
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é a área da ciência que investiga as leis mais
fundamentais do Universo no que diz respeito à
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matéria e energia e claro suas interações leis
que estão além do nosso controle entender como
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elas regem o universo significa ser capaz de
prever eventos fenômenos ou criar diversos
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tipos de tecnologias ela é a base central
de quase todas as ciências química biologia
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medicina arquitetura geologia meteorologia
todas as áreas da engenharia e outras mais
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mas é claro meu objetivo não é apenas te dar
uma lista de conceitos ou áreas da física isso
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você acha em qualquer lugar aqui explicarei
os conceitos que considero mais importantes
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e como eles se relacionam com o seu dia a dia
no entanto para facilitar é útil fazer algumas
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distinções a física pode ser subdividida em física
clássica e física moderna essencialmente a física
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clássica explica a maior parte dos fenômenos
do cotidiano enquanto a física moderna lida
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com os fenômenos que ocorrem em escala Muito
pequenas como partículas subatômicas e em
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velocidades próximas a da Luz ela inclui
principalmente a relatividade à mecânica
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quântica vamos mapear cada tópico e compreender
as principais leis que governam o nosso universo
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[Música]
00:01:37
Esse é o cara da gravidade a maioria das pessoas o
chama de Isaac Newton uma coisa importante que ele
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disse é que força é igual a massa vezes aceleração
mas o que essa equação realmente significa bem
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força é apenas um empurrão ou Puxão em algo em
alguma direção específica a massa diz quanto de
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algo existe e também é uma medida de inércia mas
isso veremos mais à frente já a aceleração é a
00:02:02
derivada da velocidade em relação ao tempo Ok Isso
tá muito difícil pro meu gosto Então vamos dizer
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que a aceleração é só o quão rápida a velocidade
está mudando o ponto principal aqui é que se você
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aplicar uma força a uma massa fixa você obterá
uma quantidade previsível de aceleração ou seja
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se você conhece todas as forças agindo em uma
bola de futebol você pode prever com 100% de
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certeza se a bola vai entrar no Gol ou não Ei
pera aí uma maçã acabou de cair em minha cabeça
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sim Newton caiu Hum isso deve ter acontecido por
algum motivo disse Newton enquanto descobria que
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duas massas se atraem no caso a terra fazendo
a maçã cair sim até você não importa o quão
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feio você pense que é atrai Praticamente todo
o universo ainda que seja com uma força muito
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pequena Ei Newton você pode colocar isso no papel
é para já meu caro disse ele enquanto escrevia a
00:03:02
lei da gravitação universal em outras palavras
dois corpos se puxam de acordo com a sua massa
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e distância multiplicado por uma constante maior
massa maior Puxão maior distância menor Puxão na
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real um puxão muito menor e isso é previsto na
equação você vê a medida que a distância aumenta
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a força diminui pela raiz quadrada isso meu caro
é a lei do Inverso do quadrado a gravidade também
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é um motivo pelo qual os planetas em nosso sistema
solar orbitam o sol eles receberam uma velocidade
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inicial quando o sistema solar se formou a partir
de gás giratório e como não há nada no espaço
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para impedi-los de se moverem eles continuarão
se movendo Ei mas esa aí essa já é a primeira
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lei de Newton o sol é tão massivo que a força da
gravidade continua puxando os planetas em direção
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a ele mas os planetas estão rápidos o suficiente
para essencialmente não cair em direção a ele
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mas passar reto por ele e isso continua para
sempre criando uma órbita circular resumo da
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Ópera a terra está girando em órbita e a sua
velocidade orbital equilibra a atração do sol
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um detalhe adicional é que essa órbita não é tão
circular ass 100 na verdade a maioria delas são
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elípticas ou seja mais parecidas como um ovo
nesse caso a gravidade é o que chamamos de uma
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força centrípeta outra coisa comum é que muita
gente confunde massa com peso mas eles não são
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a mesma coisa a massa indica a quantidade de
matéria em um objeto enquanto o peso é a força
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gravitacional que esse objeto Experimenta então
a Sua massa é sempre a mesma em qualquer lugar
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tanto na Terra quanto na lua por exemplo mas o
peso que você sentiria seria diferente porque a
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gravidade na lua é mais fraca ou seja há uma
força menor agindo sobre a sua massa podemos
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concluir então que talvez você não esteja
tão acima do peso talvez só esteja no planeta
00:05:00
errado ok já chega de você Newton se você já
viu a escala de dureza de alguns materiais
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deve sentir saudade desse telefone ele quebrava o
chão sem sofrer arranhões hoje em dia tudo quebra
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mais fácil Se você já deixou seu celular cair Pode
parecer assim mas chão Por que você fez isso bem
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a resposta é energia Você sabe aquela coisa
que as crianças TM de sobra e você não sabe
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onde desliga energia tem unidade em Jauli Não é
com a força não tem direção é apenas um número
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que representa uma propriedade de alguma coisa
você deve lembrar que há dois tipos principais
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de energia energia cinética e energia potencial
em linguagens bem simples energia de movimento e
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energia armazenada devido a alguma circunstância
Por exemplo quando você segurava o seu celular ela
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armazenava a energia potencial gravitacional por
estar acima do chão a uma certa altura tem energia
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ali uma vez que você o deixou cair a energia
potencial foi convertida em energia cinética
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enquanto o celular caía então ele se chocou
contra o chão e o celular absorveu parte da
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energia fazendo a tela quebrar e os seus olhos
lacrimejarem em função do prejuízo gerado ou
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seja realizar coisas é uma coisa que energia faz
e realizar coisas nada mais é do que exercer um
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trabalho é daí que vem o significado da palavra
energia ela tem origem no grego ergos e esse nome
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estranho significa trabalho trabalho aqui não
significa que você vai assinar um documento e
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passar a ter responsabilidade trabalho é definido
como a força aplicada sobre uma distância por
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exemplo se você levantar uma maçã por 1 m você
teria feito cerca de um JA de trabalho isso
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aconteceu convertendo a energia química armazenada
em seu corpo em potencial gravitacional armazenada
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na maçã como você pode ter notado energia e
trabalho tem a mesma unidade Jaul então elas
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devem ser a mesma coisa certo errado energia
é a quantidade total de trabalho que uma coisa
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poderia Possivelmente fazer trabalho é apenas o
que realmente aconteceu e exigiu energia sim são
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coisas diferentes você sabe força aplicada sobre
uma distância o que na maioria das vezes implic em
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converter energia de uma forma para outra se você
tentar levantar um peso que é muito pesado para
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você você sentiria que isso exigiu muito trabalho
certo bem sim mas infelizmente a física não se
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importa com seus sentimentos matematicamente
nenhum trabalho foi feito porque o trabalho é a
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força aplicada sobre uma distância E como você não
moveu o peso nenhuma distância significa nenhum
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trabalho i sorry a coisa mais importante a lembrar
sobre energia é que ela não pode ser criada ou
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destruída apenas convertida ou seja conservação
de energia Ok mas um carro que está em movimento
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tem energia cinética quando o carro para assumindo
que o carro não bate em parede nenhuma para onde
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vai essa energia quando você freia há atrito entre
os freios e as rodas fazendo o carro desacelerar
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e gerando calor como subproduto esse calor é então
dissipado para o ar ao redor e isso faz com que as
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moléculas no ar se movam mais rápido e coisas que
se movem mais rápido T mais energia cinética então
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em última análise a energia cinética é transferida
do carro para o ar com esse conhecimento podemos
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definir que a temperatura é apenas a medida de
energia cinética dos átomos em um sistema então
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todos os átomos vibram não apenas as moléculas
do ar com isso quanto mais rápido eles se movem
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mais quent as coisas ficam isso é temperatura e
por falar em Temperatura já estamos chegando em
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termodinâmica a termodinâmica nos diz que pular
em lava é provavelmente uma má ideia mas mais
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importante ainda é que ela é subdividida em
quatro leis fundamentais a primeira lei da
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termodinâmica lei da conservação de energia
afirma que a energia não pode ser criada nem
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destruída apenas transformada de uma forma para
outra Como já vimos anteriormente sendo bem breve
00:09:14
quando um sistema recebe calor parte da energia
recebida pode realizar um trabalho essa diferença
00:09:21
é a quantidade de energia interna do sistema
termodinâmico a segunda lei da termodinâmica
00:09:27
introduz o conceito de pia que é uma medida
da desordem em um sistema indicando o número
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de estados possíveis que um sistema pode estar por
exemplo Pegue um cubo de gelo e coloque-o no sol o
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sol vai derreter o cubo de gelo e transformá-lo
em Água olhando para a estrutura do Gelo e da
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água podemos ver que o gelo é mais organizado do
que a água que simplesmente vai para todo lado
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além disso a água poderia apcer assim ou assim ou
até mesmo assim mas o gelo sempre terá um visual
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mais ou menos assim no total o sistema passou de
baixa entropia para alta entropia significando
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mais desordem e mais microestados possíveis essa
tendência se aplica a tudo todo o universo está
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em um caminho inevitável em direção a uma entropia
maior é também o motivo pelo qual o tempo parece
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seguir apenas pra frente ou pelo menos é o
que acreditamos até o momento na prática a
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entropia nos diz que algumas formas de energia
são mais úteis para realizar trabalho do que
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outras queime um pouco de Gasol in e o seu carro
Se moverá emitindo calor e gás esse calor e gás
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são basicamente gasolina apenas da forma de maior
entropia E como você pode imaginar essa forma
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de gasolina com menor entropia é mais útil para
realizar trabalho Ok mas se você colocar um pouco
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de água no freezer a entropia não vai diminuir
sim mas o refrigerador não é um sistema isolado
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e aquecerá o ambiente mais do que resfriar a água
entropia Total já a terceira lei da termodinâmica
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estabelece que à medida que a temperatura de um
sistema se aproxima do zero absoluto a entropia do
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sistema tende a alcançar um valor mínimo constante
no zero absoluto a entropia de um cristal
00:11:14
perfeito seria Zero no entanto o zero absoluto é
infelizmente inatingível eu sei é decepcionante
00:11:21
passamos a infância inteira acreditando nisso
finalmente a lei zero da termodinâmica define
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o conceito de temperatura e equilíbrio térmico
afirma que se dois sistemas estão em equilíbrio
00:11:33
térmico com um terceiro sistema então eles
estão em equilíbrio térmico entre si ponto
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final o que está acontecendo aqui meu jovem
objetos têm uma coisa sofisticada chamada carga
00:11:50
pode ser positiva ou negativa ou se você tiver
a mesma quantidade de ambos um objeto é neutro
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elétrons TM uma única carga negativa o fluxo
de elétrons é chamado de corrente elétrica para
00:12:02
descrevê-la usamos três parâmetros corrente
tensão e resistência corrente é a quantidade
00:12:09
de elétrons passando por um fio em determinado
tempo tensão é o que impulsiona os elétrons A
00:12:14
se moverem mas simplificando é uma diferença de
potencial elétrico então você pode imaginar como
00:12:21
uma inclinação que vai de um potencial alto
para um baixo onde o fluxo de corrente segue
00:12:27
descendo e a resistência é uma grandeza que mede
a oposição de um material a um fluxo de corrente
00:12:33
elétrica ela representa o quanto um componente
ou material dificulta a passagem dos elétrons
00:12:39
através dele Esta é a lei de coulumb Ei pera aí eu
já vi isso antes Isso é apenas a lei da gravitação
00:12:47
de Newton disfarçada isso nos diz que as cargas
elétricas se atraem da mesma forma que as massas
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os opostos querem se aconchegar enquanto as cargas
semelhantes literalmente não conseguem pensar em
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nada mais no gento do que estar uma com a outra
Ok essas quatro equações explicam Praticamente
00:13:05
todo o eletromagnetismo mas não fique assustado
só porque elas parecem ser assustadoras não que
00:13:10
elas não sejam Na verdade são mas é mais simples
do que parece a primeira diz que se há uma carga
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elétrica haverá um campo elétrico ou este grande
e emergindo dela adicione outra e você terá um
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campo eletrostático essas linhas nos dizem Em
qual direção uma partícula C carregada sentiria
00:13:29
uma força em qualquer ponto dado a segunda nos
diz o mesmo para Campos magnéticos mesmo que as
00:13:36
cargas elétricas sejam legais e possam estar
sozinhas os polos magnéticos não são sempre
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haverá um polo norte junto com o Polo Sul e um
único Polo nunca pode ficar sozinho OK Agora o
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negócio começa a ficar esquisito você sabe como
as cargas elétricas só agem uma sobre as outras
00:13:53
e os ímã só afetam os outros ímã bem isso só é
verdade se não estiverem se movendo a terceira
00:14:01
e a quarta equações Maxon nos dizem que um
ímã em movimento cria um campo elétrico e
00:14:06
uma carga em movimento ou um campo elétrico cria
um campo magnético uma consequência disso é que
00:14:13
a corrente Pode parecer vir do nada ao mover um
ímã próximo a um condutor o ímã em movimento cria
00:14:19
um campo magnético que faz os elétrons dentro
dos condutores ficarem loucos isso é chamado de
00:14:24
indução é a razão pela qual o seu celular carrega
quando você coloca o carregador em fio Mesmo que
00:14:30
não seja conectado diretamente a um cabo em outras
palavras Campos elétricos e magnéticos estão tão
00:14:36
intimamente ligados que são duas partes do mesmo
grande todo Digamos que temos uma carga como ela
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não se move ela tem um campo elétrico estático se
acelerarmos a carga haverá um campo magnético ao
00:14:48
redor dela esse campo magnético interage com
o campo elétrico que novamente muda o campo
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magnético e isso é uma espécie de reação em cadeia
que faz o campo eletromagnético irr ar para fora
00:14:59
no espaço com uma onda eletromagnética dependendo
da frequência o olho humano pode realmente ver
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isso que é chamado de luz mas a maioria da
parte do espectro é invisível para o olho
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humano bem eu já mencionei que a luz é a coisa
mais rápida do universo sim aqui aqui e aqui
00:15:21
e provavelmente em vários outros lugares
do canal para ser exato 299.792 458 m/s
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no vácuo O que é bastante rápido além disso
a luz é uma onda porque se você a passa por
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duas fendas Muito pequenas ela cria um padrão
elegante devido à interferência que é apenas
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uma coisa de onda então quando duas ondas se
cruzam elas podem Se somar ou se cancelar Esses
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vãos são os lugares onde elas se cancelam então
neste caso a luz se comporta como uma onda Ah
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mas Dane isso tudo disse Einstein provavelmente
enquanto fumava um beck depois de ouvir sobre o
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efeito fotoelétrico e descobrir que a luz vem
em pacotes muito pequenos chamados fótons aen
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lançou uma bomba absoluta em todo o campo
da física com sua teoria da relatividade
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ele assumiu que a velocidade da luz é sempre a
mesma em qualquer referencial ele também assumiu
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que as leis da física são as mesmas para todos
Independente se estão se movendo ou em repouso
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agora pense sobre isso se duas pessoas ligarem
uma lanterna mas uma pessoa está parada e outra
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está em um trem em movimento a pessoa parada não
veria a luz da outra pessoa em mais rápido que
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a velocidade da luz bem a resposta é não como
disse a velocidade da luz é a mesma qual que é
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referencial só que para isso ser verdade o tempo
tem que passar mais devagar para essa pessoa da
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perspectiva daquela pessoa em outras palavras se
a velocidade da luz é constante o tempo deve ser
00:16:49
relativo Ok eu só não espero que por causa disso
só por causa disso surge uma nova área da física
00:17:00
oh oh calma Einstein não se contorço no túmulo
os comentaristas profissionais vão dizer que
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tudo isso é uma farça além disso a gravidade
não é realmente uma força foi mal Newton Mas
00:17:11
isso é consequência da curvatura do espaço tempo
pelas massas Einstein pensou que o universo é uma
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Malha de espaço tempo e qualquer coisa com
massa dobra esse tecido Além disso todos os
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objetos se movem livremente em linha reta ao se
deslocar no espaço tempo Curvo isso é gravidade
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basicamente a maçã caiu na cabeça de Newton
por um motivo e esse motivo é que o tecido
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do Universo ao redor da terra estava curvado
então a maçã apenas seguiu o caminho mais reto
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disponível vamos voltar à moléculas de água sim
do que elas são feitas as moléculas de água são
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feitas de átomos os átomos são compostos por
um núcleo e alguns elétrons o núcleo é composto
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por prótons e nêutrons ambos feitos por quarks
mas a além deles temos os bosons e os leptons
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essas três categorias contam com 17 partículas
fundamentais tudo isso constitui o modelo padrão
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que acreditamos ser as menores coisas do universo
pelo menos essa é a desculpa que temos por não
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saber do que são feitos os quarks mas também
podemos separarem dois grupos de partículas os
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fermos e os bosons os fermos não podem ocupar
o mesmo estado quântico ou seja não podem
00:18:22
ocupar o mesmo lugar no espaço ao mesmo tempo
Diferentemente dos bons que podem ocupar o mesmo l
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lugar ao mesmo tempo os caras muito inteligentes
acreditam que isso tem a ver com o Spin já que
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os fermion são sempre semi inteiros e os bosons
sempre inteiros Isso é muito difícil mas faz algum
00:18:40
sentido avançando um pouco mais dependendo
do número de prótons no núcleo você obtém
00:18:48
elementos diferentes dependendo do número
de nêutrons no núcleo você obtém isótopos
00:18:53
diferentes do mesmo elemento a maioria dos
quais são um pouco pesados e muito estáveis
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então eles se desintegram em átomos menores
isso libera radiação ionizante Não brinque com
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átomos radioativos meu jovem essas coisas
vão te matar se você tiver uma amostra de
00:19:10
átomos você pode prever quando a metade deles
irá se desintegrar isso é conhecido como meia
00:19:16
vida dependendo de quão instável o isótopo é
ele sobreviverá por um certo período de tempo
00:19:22
alguns vivem pouco outros realmente não querem
viver mas alguns viverão muito mais do que você
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bem aen considerou a luz como uma partícula e
por esse motivo acidentalmente surgiu um campo
00:19:37
totalmente novo na física a mecânica quântica Max
plk disse sim Einstein você está certo a luz vem
00:19:45
em pequenos pacotes na verdade toda a energia
vem em pequenos pacotes ou quanta que significa
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quantidade quer saber onde um elétron está no
átomo bem ele está aqui aqui e ali e em todo
00:19:58
os lugares ao mesmo tempo isso é chamado
de superposição ele não está em um único
00:20:03
estado mas em vários estados ao mesmo tempo
pelo menos até você medir então ele escolh um
00:20:09
ponto confortável para estar shig nos deu uma
equação que oferece um modelo probabilístico
00:20:15
de onde você pode encontrá-lo você pode
imaginar isso como uma nuvem e quanto mais
00:20:20
densa mais provável encontrar o elétron para os
químicos isso é chamado de densidade eletrônica
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o elétron interagem como uma uma partícula e
se propaga Como Uma Onda apresentando assim
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um comportamento Dual onda partícula essa
dualidade impede que a gente possa prever
00:20:37
a posição e a velocidade simultaneamente com
precisão é simples de entender se compreendemos
00:20:42
o processo de medição para enxergar a posição de
um elétron a luz do microscópio precisa colidir
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com uma partícula e refletir para chegar
aos nossos olhos é assim que enxergamos
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mas a treta é que os elétrons são muito
pequenos de massa muito pequena após que
00:20:58
com ele faz com que ele seja empurrado para
alguma direção modificando a sua velocidade a
00:21:04
própria medição da posição altera sua velocidade
e consequentemente o seu momento em resumo Você
00:21:10
nunca saberá a posição e a velocidade exata de
uma partícula quântica essa impossibilidade de
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medição precisa é o princípio da incerteza de
heberg OK agora pense no experimento da dupla
00:21:22
fenda sabemos que um feixe de luz se comporta como
várias ondas e gera interferência mas aqui está a
00:21:28
parte estranha mesmo que você envie fótons
individuais depois de enviar o suficiente e
00:21:33
detectá-los você obtém interferência tipo Mas como
isso é possível uma única partícula interferiu com
00:21:40
o qu bem pensamos que interferiu com ela mesma
porque agiu como uma onda e passou pelas duas
00:21:47
fendas ao mesmo tempo isso é superposição Ok então
vamos medir por qual fenda ela passa quando você
00:21:54
começa a medir por qual fenda o fóton passa ele
para de agir como onda e o padrão de interferência
00:22:00
desaparece engraçadinho um dos maiores mistérios
da física que acabou virando papo de coaches sobre
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consciência e escolhas Ok E falando em Escolha
você também pode escolher aprender conteúdos
00:22:13
de física de forma totalmente lúdica e interativa
assim como eu faço quase que diariamente para isso
00:22:19
basta você escolher a brilliant Ah João mas heem
nunca ouvi falar mas eu conheço e tô te falando a
00:22:26
brilliant é uma plataforma onde você aprende
na prática com milhares de aulas interativas
00:22:31
em matemática ciência de dados programação
Inteligência Artificial e muito mais o método da
00:22:37
brilliant é comprovadamente seis vezes mais eficaz
do que ficar assistindo horas e horas de palestras
00:22:43
em vídeo cada lição é repleta de exercícios
práticos que te ajudam a entender os conceitos
00:22:48
de forma ativa e envolvente além disso a brilliant
desenvolve suas habilidades de pensamento crítico
00:22:55
por meio da resolução de problemas fortalecendo
a sua capacidade de aprendizado sem depender da
00:23:00
memorização que é um porre isso sem falar claro
dos conteúdos específicos em análise de dados aqui
00:23:07
você vai aprender a analisar um conjunto enorme de
dados facilitando a sua interpretação em matérias
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00:23:40
ter contribuído minimamente no seu crescimento
intelectual um abraço e até o próximo vídeo
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[Música]
