Física Nuclear

A física nuclear estuda as propriedades e o comportamento dos núcleos atômicos e os mecanismos das reações nucleares.
Esta área da ciência teve início a partir da evolução do conceito científico a cerca da estrutura atômica, pois até meados do século XIX acreditáva-se que os átomos eram esferas maciças indestrutíveis e indivisíveis. Esses conceitos estavam de acordo com a teoria atômica de John Dalton.
Para extrair um elétron de um átomo, é necessária uma certa quantidade de energia. Da mesma forma, cada núcleo (próton ou nêutron) necessita também de grande quantidade de energia, que é da ordem de milhões de vezes. Por esse motivo, a física nuclear é denominada física de alta energia.
A física nuclear tem como objeto de estudo o núcleo atômico e suas propriedades. Os núcleos possuem propriedades que podem ser classificadas como estáticas (carga, tamanho, forma, massa, energia de ligação, spin, paridade, momentos eletromagnéticos, etc.) e dinâmicas (radioatividade, estados excitados, reações nucleares, etc.).
Estas propriedades são analisadas através de modelos nucleares que são baseados na mecânica quântica, relatividade e teoria quântica de campos. A descoberta de que os nucleons (protons e neutrons) são na realidade sistemas compostos, redirecionou o interesse dos físicos nucleares para a investigação dos graus de liberdade de quarks e, com isto, atualmente os domínios da pesquisa da física nuclear e da física de partículas se tornaram interligados.

Entendendo o Caos
Por três séculos, desde Isaac Newton, os cientistas descreveram o mundo como semelhante a uma máquina. Governando o mundo estavam os princípios de regularidade e ordem. Todas as coisas eram a soma das partes; as causas e efeitos estavam ligados linearmente; e os sistemas moviam-se de modo determinístico e previsível. É claro que os cientistas desde longo tempo estavam atentos para os fenômenos que contradiziam a lógica linear: as formas espirais das chamas de fogo, os redemoinhos em correntes e as formações de nuvens, por exemplo, não podiam ser representadas por simples equações lineares.
O desenvolvimento da teoria do caos nos anos 70 e 80 sugeriu um modelo muito diferente para a maneira como as coisas ocorrem. Diz Paul Ormerod, professor da London School of Economics: "O mais importante avanço das últimas décadas do século 20 foi a percepção de que o mundo é fundamentalmente não-linear."
Parte do que tornou-se a ampla ciência da dinâmica não-linear, ou teoria da complexidade, ligando disciplinas tão diversas quanto física, biologia, química, economia e sociologia, o caos designa áreas de "instabilidade de fronteira" como entidades que se movem entre o equilíbrio de um lado e a completa situação randômica de outro. Nesta área apenas o comportamento criativo ocorre. Chamas e formações de nuvens são sistemas caóticos clássicos: operando longe do equilíbrio, eles são imprevisíveis e ricamente criativos em detalhes, apesar de restritos dentro de certos limites físicos.
Em sistemas caóticos não lineares, as ligações entre causa e feito desaparecem pela amplificação de feedbacks que podem transformar fracas variações iniciais em severas conseqüências. O futuro de tais sistemas não é passível de ser conhecido.
Ficou logo claro para alguns pensadores das ciências sociais que a teoria do caos e da complexidade lançaria muita luz sobre as organizações humanas como companhias, mercados, economias e ecologia. Essas organizações também eram sistemas complexos constituídos por muitos agentes interativos com uma tendência aparente para a auto-organização - pessoas nos mercados, pássaros em bandos, embriões em células, simplicidade na complexidade. E diferentemente das chamas e nuvens elas eram adaptativas, de modo que as regras de seu comportamento mudavam à medida que elas evoluíam e aprendiam.
Este mundo não é aquele representado pela metáfora de uma máquina. As coisas são mais do que a soma de suas partes; equilíbrio é morte; causas são efeitos e efeitos são causas; desordem e paradoxo estão em toda parte.

Equipe: Joyce, Lívia, Maria Eduarda, Matheus G., Monique
27/11/10

Física Nuclear

             A Física Nuclear estuda as reações que ocorrem nos núcleos dos átomos. Eles não são tão estáveis e indivisíveis quanto os antigos pensavam que um átomo seria. Muitos fenômenos ocorrem produzindo variados efeitos. Alguns elementos da tabela periódica por exemplo só existem durante alguns segundos até que reações nucleares o transformem em outros elementos.
             

Aplicações

Fissão de um átomo

Entre as aplicações mais conhecidas da Física Nuclear esta geração de energia elétrica em usinas nucleares. Reações nucleares de fissão controladas produzem calor aquecendo água que movimenta turbina para produzir eletricidade. Na medicina osRaios X permitem enxergar ossos e outras partes do interior do corpo humano; tratamentos de câncer utilizam efeitos nucleares como arma para combater os tumores (radiologia); elementos radioativos (que emitem partículas ou radiações) são usados para estudos do cérebro e outras partes do corpo. A Física Nuclear também pode ser usada para produzir os armamentos mais destrutivos da história, as bombas nucleares.

Principais teorias

Einstein incorporou a existência do átomo em suas teorias. Até então o átomo era visto como uma suposição teórica sem prova material. O físico alemão também formulou a teoria pela qual matéria e energia são equivalentes. Segundo ele:

E = m . c²

Onde:

E = energia
m = massa
c = velocidade da luz

Através da fórmula podemos calcular quanta energia existe em um objeto de massa m.

Como massa e energia são equivalentes, o Princípio da Conservação da Massa se resume ao Príncípio da Conservação da Energia segundo o qual em um sistema fechado a Energia não pode ser criada nem destruída, ela apenas se transforma.

Usina Nuclear

A quebra de um núcleo atômico resulta em novos núcleos e produz uma grande liberação de energia porque a massa total dos novos elementos é menor que a do núcleo original. A massa que sobra é emitida sob a forma de energia. Isto é chamado de Fissão Nuclear. Essa é a base do funcionamento de Usinas Nucleares, com a fissão controlada para produzir eletricidade, e também é o princípio das primeiras bombas atômicas.

Quando átomos de hidrogênio se juntam para formar um átomo de hélio, existe grande perda de massa que é transformada em energia. Esta é a Fusão Nuclear, processo que gera a luz e calor do Sol e que é usado na mais poderosa arma já criada pelo homem: a bomba de Hidrogênio. Ele só ocorre em locais de altíssima temperatura e pressão. Atualmente pesquisadores estudam formas de utilizar a Fusão para produzir eletricidade.

Ao estudar as partículas que compõe a matéria, a Física Nuclear se aproxima de outra área: a Física de Partículas. Esta investiga quais são e como se comportam as partículas que compõe o Universo mostrando de forma muito clara que o átomo, o seu núcleo ou mesmo prótons ou nêutrons não são indivisíveis.

EQUIPE : LÍLIAN , THAYANA, PAULA, THAMARA, JÚNIOR

TEORIA DO CAOS

Teoria do caos, para a física e a matemática, é a teoria que explica o funcionamento de sistemas complexos e dinâmicos. Em sistemas dinâmicos complexos, determinados resultados podem ser "instáveis" no que diz respeito à evolução temporal como função de seus parâmetros e variáveis. Isso significa que certos resultados determinados são causados pela ação e a interação de elementos de forma praticamente aleatória. Para entender o que isso significa, basta pegar um exemplo na natureza, onde esses sistemas são comuns. A formação de uma nuvem no céu, por exemplo, pode ser desencadeada e se desenvolver com base em centenas de fatores que podem ser o calor, o frio, a evaporação da água, os ventos, o clima, condições do Sol, os eventos sobre a superfície e inúmeros outros.
Além disso, mesmo que o número de fatores influenciando um determinado resultado seja pequeno, ainda assim a ocorrência do resultado esperado pode ser instável, desde que o sistema seja não-linear.

RELATIVIDADE ATÔMICA

A Teoria da Relatividade é a denominação dada ao conjunto de duas teorias científicas: Relatividade restrita (ou Especial) e Relatividade geral.

A Relatividade Especial, ou Teoria da Relatividade Restrita é uma teoria publicada em 1905 por Albert Einstein, baseada em um estudo do matemático francês Henri Poincaré. Ele trocou os conceitos independentes de espaço e tempo da Teoria de Newton pela ideia de espaço-tempo como uma entidade geométrica. O espaço-tempo na relatividade especial tem uma variedade de 4 dimensões, três espaciais e uma temporal (a quarta dimensão), nas quais noções de geometria podem ser utilizadas.

O termo especial é usado porque ela é um caso especial do princípio da relatividade onde efeitos da gravidade são ignorados. Dez anos após a publicação da teoria especial, Einstein publicou a Teoria Geral da Relatividade, que é a versão especial, mas integrada com os efeitos da gravitação.

RADIOATIVIDADE

A radioatividade (AO 1945: radioactividade) (também chamado no Brasil de radiatividade) é um fenômeno natural ou artificial, pelo qual algumas substâncias ou elementos químicos, chamados radioativos, são capazes de emitir radiações, as quais têm a propriedade de impressionar placas fotográficas, ionizar gases, produzir fluorescência, atravessar corpos opacos à luz ordinária, etc. As radiações emitidas pelas substâncias radioativas são principalmente partículas alfa, partículas beta e raios gama. A radioatividade é uma forma de energia nuclear, usada em medicina (radioterapia), e consiste no fato de alguns átomos como os do urânio, rádio e tório serem “instáveis”, perdendo constantemente partículas alfa, beta e gama (raios-X). O urânio, por exemplo, tem 92 prótons, porém através dos séculos vai perdendo-os na forma de radiações, até terminar em chumbo, com 82 prótons estáveis.

A radioatividade pode ser:

• Radioatividade natural ou espontânea: É a que se manifesta nos elementos radioativos e nos isótopos que se encontram na natureza e poluem o meio ambiente.
• Radioatividade artificial ou induzida: É aquela que é provocada por transformações nucleares artificiais.

Radioatividade artificial

Produz-se a radioatividade induzida quando se bombardeiam certos núcleos com partículas apropriadas. Se a energia destas partículas tem um valor adequado, elas penetram no núcleo bombardeado formando um novo núcleo que, no caso de ser instável, se desintegra posteriormente. Foi descoberta pelo casal “Joliot-Curie, bombardeando núcleos de boro e alumínio com partículas alfa. Observaram que as substâncias bombardeadas emitiam radiações após retirar o corpo radioativo emissor das partículas alfa. O estudo da radioatividade permitiu um maior conhecimento da estrutura dos núcleos atômicos e das partículas subatômicas. Abriu-se a possibilidade da transmutação dos elementos, ou seja, a transformação de elementos em elementos diferentes. Inclusive o sonho dos alquimistas de transformar outros elementos em ouro se tornou realidade, mesmo que o processo economicamente não seja rentável.

Classes de radiação

Comprovou-se que a radiação pode ser de três classes diferentes:

Radiação alfa

São fluxos de partículas carregadas positivamente, compostas por 2 nêutrons e 2 prótons (núcleo de hélio). São desviadas por campos elétricos e magnéticos. São muito ionizantes porém pouco penetrantes. Quando um radioisótopo (que possui núcleo instável) emite uma partícula alfa, seu número de massa (A) diminui 4 unidades e o seu nº atômico diminui 2 unidades.
Foi observada pela primeira vez por Ernest Rutheford em 1898.

Radiação beta

São fluxos de partículas originárias do núcleo, fato este que as distingue dos elétrons. Estas partículas tem a mesma natureza dos elétrons orbitais, e são resultantes da desintegração de nêutrons do núcleo (ver "Leis de Soddy e Fajans" abaixo para uma melhor interpretação de "desintegração"). É desviada por campos elétricos e magnéticos. É mais penetrante porém menos ionizante que a radiação alfa. Quando um radioisótopo emite uma partícula beta, o valor de sua massa não muda, e seu nº atômico aumenta em 1 unidade.

Radiação gama

São ondas eletromagnéticas. Não apresenta carga elétrica e não é afetada pelos campos elétricos e magnéticos. É uma radiação muito perigosa aos organismos vivos. Com o recebimento da Radiação Gama, pode-se alterar o material genético da pessoa, fazendo com que seus filhos tenham alta possibilidade de nascerem cegos, surdos, mudos ou com algum outro tipo de deficiência.

EQUIPE: Vinícius
                         Thalita
                Blenda
                Sara
                Franciele
                Jeniffer
                Natasha

radiotividade

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Alerta de produto radioactivo.

A radioatividade (AO 1945: radioactividade) (também chamado no Brasil de radiatividade) é um fenômeno natural ou artificial, pelo qual algumas substâncias ou elementos químicos, chamados radioativos, são capazes de emitir radiações, as quais têm a propriedade de impressionar placas fotográficas, ionizar gases, produzir fluorescência, atravessar corpos opacos à luz ordinária, etc. As radiações emitidas pelas substâncias radioativas são principalmente partículas alfa, partículas beta e raios gama. A radioatividade é uma forma de energia nuclear, usada em medicina (radioterapia), e consiste no fato de alguns átomos como os do urânio, rádio e tório serem “instáveis”, perdendo constantemente partículas alfa, beta e gama (raios-X). O urânio, por exemplo, tem 92 prótons, porém através dos séculos vai perdendo-os na forma de radiações, até terminar em chumbo, com 82 prótons estáveis.
A radioatividade pode ser:

• Radioatividade natural ou espontânea: É a que se manifesta nos elementos radioativos e nos isótopos que se encontram na natureza e poluem o meio ambiente.
• Radioatividade artificial ou induzida: É aquela que é provocada por transformações nucleares artificiais.

[editar] Radioatividade artificial

Produz-se a radioatividade induzida quando se bombardeiam certos núcleos com partículas apropriadas. Se a energia destas partículas tem um valor adequado, elas penetram no núcleo bombardeado formando um novo núcleo que, no caso de ser instável, se desintegra posteriormente. Foi descoberta pelo casal “Joliot-Curie” (Frédéric Joliot e Irène Joliot-Curie), bombardeando núcleos de boro e alumínio com partículas alfa. Observaram que as substâncias bombardeadas emitiam radiações após retirar o corpo radioativo emissor das partículas alfa. O estudo da radioatividade permitiu um maior conhecimento da estrutura dos núcleos atômicos e das partículas subatômicas. Abriu-se a possibilidade da transmutação dos elementos, ou seja, a transformação de elementos em elementos diferentes. Inclusive o sonho dos alquimistas de transformar outros elementos em ouro se tornou realidade, mesmo que o processo economicamente não seja rentável.

[editar] Classes de radiação

Comprovou-se que a radiação pode ser de três classes diferentes:

[editar] Radiação alfa

São fluxos de partículas carregadas positivamente, compostas por 2 nêutrons e 2 prótons (núcleo de hélio). São desviadas por campos elétricos e magnéticos. São muito ionizantes porém pouco penetrantes. Quando um radioisótopo (que possui núcleo instável) emite uma partícula alfa, seu número de massa (A) diminui 4 unidades e o seu nº atômico diminui 2 unidades.
Foi observada pela primeira vez por Ernest Rutheford em 1898.

[editar] Radiação beta

São fluxos de partículas originárias do núcleo, fato este que as distingue dos elétrons. Estas partículas tem a mesma natureza dos elétrons orbitais, e são resultantes da desintegração de nêutrons do núcleo (ver "Leis de Soddy e Fajans" abaixo para uma melhor interpretação de "desintegração"). É desviada por campos elétricos e magnéticos. É mais penetrante porém menos ionizante que a radiação alfa. Quando um radioisótopo emite uma partícula beta, o valor de sua massa não muda, e seu nº atômico aumenta em 1 unidade.

larrissa 

lorena

bianca m.

mateus v

erivelton

mauricio

lourraynni

karina

gilson

bianca f.

dalviane

 

TEORIA DO CAOS

Teoria do caos, para a física e a matemática, é a teoria que explica o funcionamento de sistemas complexos e dinâmicos. Em sistemas dinâmicos complexos, determinados resultados podem ser "instáveis" no que diz respeito à evolução temporal como função de seus parâmetros e variáveis. Isso significa que certos resultados determinados são causados pela ação e a interação de elementos de forma praticamente aleatória. Para entender o que isso significa, basta pegar um exemplo na natureza, onde esses sistemas são comuns. A formação de uma nuvem no céu, por exemplo, pode ser desencadeada e se desenvolver com base em centenas de fatores que podem ser o calor, o frio, a evaporação da água, os ventos, o clima, condições do Sol, os eventos sobre a superfície e inúmeros outros.
Além disso, mesmo que o número de fatores influenciando um determinado resultado seja pequeno, ainda assim a ocorrência do resultado esperado pode ser instável, desde que o sistema seja não-linear.

RELATIVIDADE ATÔMICA

A Teoria da Relatividade é a denominação dada ao conjunto de duas teorias científicas: Relatividade restrita (ou Especial) e Relatividade geral.

A Relatividade Especial, ou Teoria da Relatividade Restrita é uma teoria publicada em 1905 por Albert Einstein, baseada em um estudo do matemático francês Henri Poincaré. Ele trocou os conceitos independentes de espaço e tempo da Teoria de Newton pela ideia de espaço-tempo como uma entidade geométrica. O espaço-tempo na relatividade especial tem uma variedade de 4 dimensões, três espaciais e uma temporal (a quarta dimensão), nas quais noções de geometria podem ser utilizadas.

O termo especial é usado porque ela é um caso especial do princípio da relatividade onde efeitos da gravidade são ignorados. Dez anos após a publicação da teoria especial, Einstein publicou a Teoria Geral da Relatividade, que é a versão especial, mas integrada com os efeitos da gravitação.

RADIOATIVIDADE

A radioatividade (AO 1945: radioactividade) (também chamado no Brasil de radiatividade) é um fenômeno natural ou artificial, pelo qual algumas substâncias ou elementos químicos, chamados radioativos, são capazes de emitir radiações, as quais têm a propriedade de impressionar placas fotográficas, ionizar gases, produzir fluorescência, atravessar corpos opacos à luz ordinária, etc. As radiações emitidas pelas substâncias radioativas são principalmente partículas alfa, partículas beta e raios gama. A radioatividade é uma forma de energia nuclear, usada em medicina (radioterapia), e consiste no fato de alguns átomos como os do urânio, rádio e tório serem “instáveis”, perdendo constantemente partículas alfa, beta e gama (raios-X). O urânio, por exemplo, tem 92 prótons, porém através dos séculos vai perdendo-os na forma de radiações, até terminar em chumbo, com 82 prótons estáveis.

A radioatividade pode ser:

• Radioatividade natural ou espontânea: É a que se manifesta nos elementos radioativos e nos isótopos que se encontram na natureza e poluem o meio ambiente.
• Radioatividade artificial ou induzida: É aquela que é provocada por transformações nucleares artificiais.

Radioatividade artificial

Produz-se a radioatividade induzida quando se bombardeiam certos núcleos com partículas apropriadas. Se a energia destas partículas tem um valor adequado, elas penetram no núcleo bombardeado formando um novo núcleo que, no caso de ser instável, se desintegra posteriormente. Foi descoberta pelo casal “Joliot-Curie, bombardeando núcleos de boro e alumínio com partículas alfa. Observaram que as substâncias bombardeadas emitiam radiações após retirar o corpo radioativo emissor das partículas alfa. O estudo da radioatividade permitiu um maior conhecimento da estrutura dos núcleos atômicos e das partículas subatômicas. Abriu-se a possibilidade da transmutação dos elementos, ou seja, a transformação de elementos em elementos diferentes. Inclusive o sonho dos alquimistas de transformar outros elementos em ouro se tornou realidade, mesmo que o processo economicamente não seja rentável.

Classes de radiação

Comprovou-se que a radiação pode ser de três classes diferentes:

Radiação alfa

São fluxos de partículas carregadas positivamente, compostas por 2 nêutrons e 2 prótons (núcleo de hélio). São desviadas por campos elétricos e magnéticos. São muito ionizantes porém pouco penetrantes. Quando um radioisótopo (que possui núcleo instável) emite uma partícula alfa, seu número de massa (A) diminui 4 unidades e o seu nº atômico diminui 2 unidades.
Foi observada pela primeira vez por Ernest Rutheford em 1898.

Radiação beta

São fluxos de partículas originárias do núcleo, fato este que as distingue dos elétrons. Estas partículas tem a mesma natureza dos elétrons orbitais, e são resultantes da desintegração de nêutrons do núcleo (ver "Leis de Soddy e Fajans" abaixo para uma melhor interpretação de "desintegração"). É desviada por campos elétricos e magnéticos. É mais penetrante porém menos ionizante que a radiação alfa. Quando um radioisótopo emite uma partícula beta, o valor de sua massa não muda, e seu nº atômico aumenta em 1 unidade.

Radiação gama

São ondas eletromagnéticas. Não apresenta carga elétrica e não é afetada pelos campos elétricos e magnéticos. É uma radiação muito perigosa aos organismos vivos. Com o recebimento da Radiação Gama, pode-se alterar o material genético da pessoa, fazendo com que seus filhos tenham alta possibilidade de nascerem cegos, surdos, mudos ou com algum outro tipo de deficiência.

EQUIPE: Vinícius
                         Thalita
                Blenda
                Sara
                Franciele
                Jeniffer
                Natasha

Chama-se força eletromotriz de um gerador ao quociente da energia que o gerador fornece ao circuito durante certo tempo pela carga elétrica que atravessa uma secção transversal do circuito durante o mesmo tempo.

Em geral se representa a força eletromotriz pela letra E (ou e), ou pelas iniciais f.e.m.. Sendo W a energia que o gerador fornece ao circuito durante o tempo t, e Q a carga elétrica que passa por qualquer secção transversal durante-o mesmo tempo, temos, por definição:

Estudaremos o caso de geradores de força eletromotriz constante. É claro que quando E é constante, a energia W fornecida pelo gerador é proporcional à carga Q que ele fornece durante o mesmo tempo.        ALUNO:RAFAEL

Força eletromotriz do gerador

Para relacionarmos a energia que o gerador fornece aos íons com a carga elétrica que atravessa uma secção transversal do circuito definimos uma grandeza característica do gerador, chamada força eletromotriz. A energia que o gerador fornece aos íons ou aos elétrons na prática chamamos energia fornecida ao circuito.   Definição   Chama-se força eletromotriz de um gerador ao quociente da energia que o gerador fornece ao circuito durante certo tempo pela carga elétrica que atravessa uma secção transversal do circuito durante o mesmo tempo. Em geral se representa a força eletromotriz pela letra E (ou e), ou pelas iniciais f.e.m.. Sendo W a energia que o gerador fornece ao circuito durante o tempo t, e Q a carga elétrica que passa por qualquer secção transversal durante-o mesmo tempo, temos, por definição: Estudaremos o caso de geradores de força eletromotriz constante. É claro que quando E é constante, a energia W fornecida pelo gerador é proporcional à carga Q que ele fornece durante o mesmo tempo. Energia fornecida pelo gerador   A f.e.m. é uma grandeza característica do gerador. Conhecendo a f.e.m. do gerador podemos calcular a energia que ele fornece ao circuito durante certo tempo. Da fórmula anterior tiramos: Substituindo Q por , resulta: Essa é a energia fornecida durante o tempo t por um gerador de f.e.m. E a um circuito que absorve a corrente I.   Potência fornecida pelo gerador   Sendo W a energia fornecida pelo gerador durante o tempo t, a potência do gerador por definição é: , ou seja:   Unidades de f.e.m.         EQUIPE:natasha,thalita,jeniffer