Curso de Particulas Elementares.pdf

A TRANSPOSIO DAS TEORIAS

MODERNAS E CONTEMPORNEAS

PARA O ENSINO MDIO

Faculdade de Educao da Universidade de So Paulo FEUSP

Ncleo de Pesquisa em Inovaes Curriculares NUPIC

Laboratrio de Pesquisa em Ensino de Fsica LaPEF

PARTCULAS ELEMENTARES

PARTCULAS ELEMENTARES NUPIC/LAPEF

2

A Transposio das Teorias Modernas e

Contemporneas para a Sala de Aula:

Partculas Elementares

Laboratrio de Pesquisa em Ensino de Fsica da

Faculdade de Educao da USP

So Paulo, 2010


3

Sumrio

BLOCOS Pg.

Bloco I Raios-x e outras radiaes....................................................................................................... 4

Bloco II Ordem de grandeza e modelos atmicos................................................................................ 36

Bloco III Interao forte e os quarks..................................................................................................... 61

Bloco IV A interao fraca................................................................................................................. 91

Bloco V Partculas e antipartculas..................................................................................................... 100

Bloco VI Campos quantizados.......................................................................................................... 115

Bloco VII A famlia das partculas.................................................................................................... 122

BLOCO VII AS FAMLIAS DAS PARTCULAS


4

BLOCO I - RAIOS-X E OUTRAS RADIAES

Iniciamos o nosso estudo da Fsica de Partculas Elementares pelo estudo e compreenso das radiaes e da

radioatividade.

1. Objetivos gerais:

Estimular a curiosidade para o estudo de fsica de partculas.

Compreender atravs dos desenvolvimentos histricos os raios X e as radiaes , e .

Entender a natureza das radiaes (ou ondas) eletromagnticas e suas principais caractersticas.

2. Contedo Fsico

A descoberta dos raios X, sua produo e aplicaes.

A descoberta da radioatividade.

Radiaes eletromagnticas: produo e propagao.

Radiaes , e .

3. Leitura complementar

As leituras indicadas servem para um conhecimento mais profundo e detalhado dos conceitos tratados neste

bloco. Assim, caso seja possvel, leia algumas dessas referncias antes de iniciar as aulas.

HEWITT, Paul. Fsica Conceitual. 9 ed. Porto Alegre: Bookman, 2002.

MENEZES, Luis Carlos de. A matria uma aventura do esprito: fundamentos e fronteiras do

conhecimento fsico. So Paulo: Livraria da Fsica, 2005.

SEGR, E. Dos raios X aos Quarks. Fsicos Modernos e suas Descobertas. Universidade de Braslia,

Braslia, 1982.

VARELA, Joo. O sculo dos quantas. Lisboa: Gradiva, nov 96.

TIPLER, Paul A.; LLEWELLYN, Ralph A. Fsica Moderna. 3 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2001.

HOMMER, Herbert. A cien aos del descubrimento de los rayos X. Educacin Qumica, V.7, n.2,

abril/96.


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4. Quadro Sinttico

ATIVIDADES MOMENTOS COMENTRIOS TEMPO

ESTIMADO

1. Analisando

Radiografias.

Propor e explicar o contedo do curso.

A atividade motivacional e

introdutria aos assuntos

que sero abordados.

2 aulas

Alunos respondem questionrio inicial.

Atividade 1 Analisando Radiografias.

Questionrio sobre a experincia.

Discusso sobre a descoberta dos raios X, sua

natureza na poca desconhecida e suas

aplicaes. Sistematizao e respostas s

perguntas do texto.

Texto Vendo atravs da pele: a descoberta dos

raios X

Correo e discusso das questes do texto.

2. Papel

fotogrfico.

Atividade 2 RaiosX com papel fotogrfico. Analogia para explicar o

princpio da radiografia

2 aulas

Discusso sobre as respostas do roteiro

Discusso e sistematizao geral sobre os

aspectos do raios-X

Dar orientao para

realizao da pesquisa

Sistematizao dos raios-X com a

radioatividade Texto A descoberta da radioatividade.

Leitura e resposta das questes do texto

Correo e discusso sobre as questes do

texto

3.

Demonstrao

investigativa

sobre campos.

Demonstrao investigativa sobre campos.

Atividade 3 (parte 1) com pndulos. Um estudo sobre a

natureza dos campos e a

transferncia de

informao.

2 aulas

Demonstrao investigativa sobre campos.

Atividade 3 (parte 2) com celulares e papel

alumnio.

Sistematizao da atividade e do conceito

discutido

Leitura e resposta das questes proposta no

texto. Texto: Aspectos do campo eltrico e

magntico. Correo e discusso das questes do texto.

Consideraes finais.

4. Estudo sobre

raios , e

Retomada das discusses sobre os raios-X e a

radioatividade para discutir as radiaes. Texto: "Entra em cena

uma nova figura: Ernest

Rutherford". 1 aula Leitura e resposta das questes do texto.

Correo e sistematizao das questes do

texto.

5. Vdeo: "A

descoberta da

radioatividade.

Vdeo: "A descoberta da radioatividade. recomendvel que se

tenha em vista a ordem

cronolgica da construo

da cincia.

1 aula Sistematizao dos conceitos estudados at

aqui

6. Avaliao Aplicao de uma prova.

1 aula


6

5. Descrio aula-a-aula

AULA 1

Tema: descoberta dos raios X.

Objetivo: sensibilizar e motivar os alunos para o estudo da fsica de partculas e dos raios X, atravs da anlise de

um efeito dos raios X: a radiografia.

Contedo Fsico: concepes prvias sobre fsica de partculas e raios X.

Recursos Instrucionais:

Questionrio inicial

Roteiro da atividade 1;

Radiografias diversas;

Motivao: curiosidade sobre as radiografias e as chapas radiogrficas.

Momentos:

1

Mo

men

to Apresentao geral da proposta de curso para sala.

Entrega do questionrio individual: Questionrio Inicial.

Tempo para os alunos responderem. O professor deve enfatizar que a proposta dessa atividade verificar o

que os alunos sabem sobre essa rea de conhecimento, instigar sua curiosidade sem nenhuma finalidade

avaliativa, pois os alunos costumam apresentar uma preocupao enorme com a nota.

Tempo: 15 min

2

Mo

men

to Propor a atividade 1: enquanto entrega as radiografias e o roteiro da atividade, separe os alunos em grupos de

aproximadamente 5 alunos, de modo que eles discutam as questes propostas no roteiro.

Tempo: 20 min

3

Mo

men

to Discusso sobre as questes: Instigue os alunos a falarem sobre as questes, desta forma a discusso ser

mais interativa. Mas procure encaminh-la para o processo de produo, deteco, a natureza dos raios-X e

sobre as radiografias.

Tempo: 15 min

Sugesto: Caso as aulas no sejam no mesmo dia e o professor perceba a dificuldade, por parte dos alunos em

formarem os grupos, pode optar por realizar a atividade com o papel fotogrfico. Aproveitando que os grupos j

esto formados evita-se um gasto de tempo extra para organizao dos grupos novamente na 2 aula. Nesse caso as

questes devem ser trabalhadas pelos grupos na aula seguinte.

Voc pode pedir aos alunos uma pesquisa de campo com mdicos, centros de radiologia e profissionais da rea.

Dinmica da Aula: aps o professor explicar o curso, apresentando sucintamente o contedo que ser abordado e

seu carter inovador no ensino de fsica da escola mdia, os alunos respondem a um questionrio para que o

professor possa compreender suas concepes prvias sobre o assunto, assim como de antemo motiv-los a

aprender sobre os tpicos perguntados. Depois, os alunos exploram as diversas radiografias. Voc pode comear a

atividade perguntando quais alunos j tiraram radiografias e a pedir para que contem sobre o processo. Sugesto de

possveis perguntas para esta aula: onde a radiografia tirada? Qual a preparao para o exame? Fica algum na

sala? Por que o funcionrio some? Para onde ele vai? Por que em alguns exames colocamos um colete de chumbo? Quando voc sabe que os raios X passaram por voc? Apesar do barulhinho que se ouve, voc v os raios

X? Como saber se a radiografia foi tirada? Onde fica a chapa da radiografia durante o exame? Como alguns rgos

e os ossos aparecem na chapa? Estimule-os a analisarem pelo menos 3 radiografias e a brincarem de fazer diagnstico. Pea para que observem onde a radiografia mais clara e a que partes do corpo correspondem.

Preferencialmente os alunos devem responder por escrito s questes, mas essa atividade pode ser feita apenas com

a discusso entre os grupos e depois com o professor. Caso surjam questes sobre o acidente de Goinia, ou sobre


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urnio e csio, pea para que aguardem as cenas dos prximos captulos. Lembre-se de comentar com os alunos sobre a utilizao do chumbo na proteo contra a ao dos raios X.

Faa uma breve sistematizao dos conceitos discutidos, focando a parte histrica e a parte fsica dos raios-X.

Fotos:


8

Atividade 1 Analisando as radiografias

Objetivo: Estimular a discusso sobre os raios X, sua produo e a produo das radiografias.

Esta atividade servir para introduo ao estudo das radiaes, a comear pelos raios X, sendo uma atividade que

provavelmente j tenha desafiado a curiosidade de alguns.

Roteiro

Formem grupos com 4 alunos e formule snteses das discusses, baseando-se nas orientaes abaixo.

1 Orientao

Discuta com seus colegas, como se realiza um exame de raios X: Quanto tempo demora a realizao do exame?

Como a sala em que fica o equipamento? necessrio tirar a roupa, ao se fazer um exame de raios X? H algum

barulho caracterstico, ao se realizar o exame? Algum acompanha o paciente, durante o exame, na mesma sala?

Como so as paredes da sala? etc.

2 Orientao

Observe as radiografias apresentadas por seu professor e identifique as partes do corpo correspondentes s regies

claras e escuras nas radiografias, as doenas, as fraturas, os cistos, o membro radiografado, se h algum corpo

estranho, a faixa cronolgica da pessoa radiografada, o sexo, etc.

Agora tente responder as seguintes questes:

1) Qual foi a radiografia que chamou mais sua ateno? Por que?

2) Por que se tm regies mais claras e mais escuras?

3) Por que algumas radiografias apresentam melhor nitidez?

4) Como so produzidos os Raios X?

5) Voc sabe como e quando foram descobertos?


9

AULA 2


Objetivo: discutir sobre a descoberta, a produo e a utilizao atual dos raios X e da radioatividade.

Contedo Fsico: raios X.


Discusso entre professor e alunos baseada no texto "vendo atravs da pele: a descoberta dos raios X" ;

Aula expositiva;

Algumas radiografias.

Motivao: curiosidade em compreender as respostas das questes levantadas na aula anterior.

Momentos:

1

Mo

men

to Retomada das discusses da aula anterior para sistematizao do conceito.

Os alunos retomam os grupos da aula anterior para que possa ser feita a leitura do texto; Vendo atravs da pele: a descoberta dos raios-X. Respondendo as questes propostas no texto.

Tempo: 30 min

2

Mo

men

to Discusso e correo das questes proposta no texto.

Tempo: 20 min

Sugestes: O professor pode explorar os efeitos biolgicos dos raios X. Aproveitando a ateno dos alunos,

explique como eram complicados os exames antigamente.

Dinmica da Aula: Inicie a aula retomando a discusso da aula anterior, em seguida pea aos alunos para lerem o

texto e responderem as questes propostas (isso pode ser feito em grupo). Corrija as questes fazendo uma

sistematizao final.


10

AULA 3


Objetivo: discutir sobre a descoberta, a produo e a utilizao atual dos raios X e da radioatividade.

Contedo Fsico: raios X.



Papel fotogrfico;

Alguns objetos opacos, transparentes e translcidos como, caneta, rgua, borracha, celular e outros objetos de fcil acesso.

Motivao: compreender o processo dos raios-X e das radiografias..

Momentos:

1

Mo

men

to Propor a atividade 2: pea aos alunos que sentem em grupos e peguem objetos diversos. Entregue a eles o

papel fotogrfico e pea para que coloquem os objetos sobre o papel.

Tempo: 10 min

2

Mo

men

to Sistematizao da atividade. Fazendo uma analogia com os raios-X.

Tempo: 20 min

3

Mo

men

to Sistematizao geral, sobre o que foi discutido sobre os raios-X.

Tempo: 20 min

Sugestes: O professor pode explorar os efeitos biolgicos dos raios X. Aproveitando a ateno dos alunos,

explique como eram complicados os exames antigamente. O tempo necessrio para a exposio do papel fotogrfico que sugerimos ser de 5 min.

Dinmica da Aula: iniciar a discusso explicando o que so os raios X (raios de alta freqncia) e como so

absorvidos de maneiras diferentes pelos diversos materiais. Explique a sua produo e a origem do seu nome

relatando como foram a descobertos. Comente sobre as aplicaes dos raios X, responda s eventuais questes dos

alunos e explique em detalhes o processo de obteno das radiografias (Ver o texto como so produzidas as radiografias, pgina 19.). Use a atividade da analogia com papel fotogrfico, para o aluno entender o processo. Nessa atividade os alunos colocaro diversos objetos sobre um papel fotogrfico e aguardaro por cerca de 5

minutos (faa o teste antes) para observar o efeito da luz. Pea para que eles respondam s questes propostas.


11

Fotos:


12

Atividade 2 Raio-X com papel fotogrfico

Objetivo: compreender a formao das imagens em chapas radiogrficas, por analogia, a imagens

registradas em papel fotogrfico.

Roteiro

Formem pequenos grupos (mximo 5 alunos).

Escolha alguns materiais transparentes, translcidos e opacos.

O professor lhe fornecer papel fotogrfico, que sensvel luz.

Coloque os materiais que voc selecionou sobre o papel e deixe exposto iluminao por cerca de cinco minutos.

Decorridos os cinco minutos, retire os materiais que esto sobre o papel fotogrfico e responda:

1) Todos os contornos das imagens formadas no papel fotogrfico tm a mesma nitidez? Quais apresentam melhor

nitidez? Por qu?

2) H diferena nas imagens formadas pelos materiais transparentes, translcidos e opacos? Justifique sua resposta.

3) Como se formaram as regies claras e escuras no papel fotogrfico?

4) Como se formam as regies claras e escuras em uma radiografia?

5) Faa uma comparao entre as formas apresentadas no papel fotogrfico e as radiografias? (Compare a forma de

produo, como a luz e o raios X so absorvidos, a diferena entre as fontes de raios X e luz entre outras coisas)


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AULA 4

Tema: descoberta dos raios X e radioatividade.

Objetivo: formalizar, aplicar e ampliar os conhecimentos adquiridos.

Contedo Fsico: raios X e radioatividade.


Texto "A descoberta da radioatividade".

Aula expositiva;

Motivao: verificao da aprendizagem.

Momentos:

1

Mo

men

to Retomada da discusso da aula anterior; fazendo uma conexo entre a descoberta dos raios-X com as

descobertas de Becquerel e do casal Curie sobre a radioatividade.

Tempo: 10 min

2

Mo

men

to Sistematizao sobre as descobertas.

Leitura e respondas as questes do texto A descoberta da radioatividade em grupo de no mximo cinco (5).

Tempo: 20 min

3

Mo

men

to Discusso, em forma de correo, sobre as questes.

Tempo: 15 min

4

Mo

men

to Pedir pesquisa para casa sobre material fosforescente e fluorescente. Comentrios finais.

Tempo: 5 min

Sugestes: Pode aproveitar esse momento para falar um pouco sobre a energia nuclear e os acidentes com usinas

nucleares como Chenorbyl e o acidente de Goinia.

Dinmica da Aula: Inicie a aula retomando a discusso sobre a descoberta dos raios-X, encaminhando para as

descobertas de Becquerel e o casal Curie. Pedir que os alunos leiam o texto e respondam s questes propostas. Se

possvel corrigir as questes e fechar a discusso nesta aula. Se voc ainda no o fez, lembre-se de comentar com

os alunos sobre a utilizao do chumbo na proteo contra a ao dos raios X.


14

AULA 5

Tema: campo eltrico e campo magntico

Objetivo: compreender a natureza dos campos eltricos e magnticos, mostrando que eles esto associados a

cargas e ims e que apesar de no v-los, eles esto ao nosso redor.

Contedo Fsico: existncia do campo eltrico e magntico; campo eltrico nulo em metais (atividade do celular).



Texto: "Aspectos do campo eltrico e magntico;

Motivao: compreender a natureza dos campos eltricos e magnticos e suas aplicaes em comunicaes em

contraposio absoro pelo chumbo, discutida nas atividades 1 e 2.

Momentos:

1

Mo

men

to Breve comentrio a respeito da pesquisa sobre material fosforescente e fluorescente.

Realizao da atividade 3 (1 parte): A percepo de campos e de sua natureza. Realizao da atividade de demonstrao investigativa com pndulos para discusso sobre campos: gravitacional, eltrico e magntico.

Explicao geral destacando a idia de campo e transferncia de energia, e a idia de que os campos esto

associados a massa, carga eltrica e ao im.

Tempo: 20 min

2

Mo

men

to Realizao da atividade 3 (2 parte): A percepo de campos e de sua natureza. Realizao da atividade de

demonstrao com celular ou rdio, mostrando a blindagem ondas eletromagnticas.

Tempo: 20 min

3

Mo

men

to Sistematizao das atividades e dos conceitos discutidos

Tempo: 10 min

Dinmica da Aula: depois de ter discutido a descoberta da radioatividade e dos raios X, aparece o termo radiao

eletromagntica, sendo necessrio explicar do que se trata. Inicia-se ento, a aula mostrando e discutindo como que

alguns aparelhos como celular e rdio, recebem as chamadas e a transmisso da emissora. A partir dessa atividade, discutir o que so os campos eltricos e magnticos, mostrando o que esta associado a cada um deles.

Tomar as devidas precaues com a palavra gera na introduo do conceito de campo. Campo eltrico e carga esto ligados intrinsecamente.

Obs.: Caso a escola no permita a entrada de celular nas salas, o professor pode pedir aos alunos que realizem a

atividade em casa, deixando para realizar a atividade com o rdio.


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Atividade 3 A percepo de campos e de sua natureza

1 parte

Objetivo: compreender a distino entre a natureza dos campos e algumas propriedades.

Roteiro

Sobre a mesa h trs pndulos semelhantes. Em um deles a esfera de isopor, em outro, no interior da esfera de

isopor h um pedao de clipes e no ltimo, no interior, h um m.

Voc deve completar a tabela abaixo anotando suas observaes, se ocorre atrao, repulso, ou se no ocorre

nada, ao aproximar de cada uma das esferas dos pndulos, os seguintes corpos:

a) um canudinho;

b) um canudinho eletrizado. Eletriza-se um canudinho atritando-o com uma toalha de papel;

c) um m.

A fim de identificar a repulso, realize uma atividade preliminar: Abandone um m sobre uma mesa e tente

aproximar um segundo m pelos plos de mesmo nome. Note que o primeiro m ir girar e ser atrado pelo

segundo m. Assim um giro seguido de uma atrao, deve ser interpretado como a ocorrncia de uma repulso.

Pndulo 1 Pndulo 2 Pndulo 3

Canudinho

Canudinho eletrizado

Im

Responda:

1) Qual pndulo tem um pedao de clipes no interior?

2) E qual pndulo tem um m no interior?

3) Qual pndulo somente de isopor?

Questes:

1) Haveria diferena se fosse utilizado um m mais intenso? O que leva a informao ao pndulo sobre a intensidade do m?

2) Como o pndulo sabe o lado pelo qual ocorre aproximao dos corpos?

3) Como o pndulo identifica quando aproximado um m ou um canudinho eletrizado, ou seja, o que detecta a

aproximao do m e do canudinho eletrizado?


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2 parte.

Objetivo: compreender a possibilidade de impedimento da ao das ondas eletromagnticas.

Utilize dois telefones celulares e uma folha de papel alumnio.

Um aluno deve utilizar um aparelho e discar para um aparelho receptor. No necessrio atender. Observe o tempo

que a informao leva para chegar ao aparelho receptor.

Embrulhe o aparelho receptor com papel alumnio e refaa a ligao. Caso o aparelho receptor no toque, refaa a

ligao.

Se possvel, utilize um aparelho com viva voz para fazer as ligaes, a fim de que se evidencie claramente se o

sinal est ou no chegando ao aparelho receptor.

Questes

1) Houve alguma diferena nas chamadas e recepes, realizadas com os aparelhos celulares?

2) Qual a natureza das informaes propagadas?

3) Se o celular fosse embrulhado em um papelo, o efeito seria o mesmo?

4) O que impede a chegada do sinal ao aparelho celular receptor?


17

AULA 6

Tema: campo eltrico e campo magntico

Objetivo: compreender a natureza dos campos eltricos e magnticos, entendendo a radiao eletromagntica.

Contedo Fsico: campo eltrico e magntico; ondas eletromagnticas; transporte de energia e informao nas

ondas eletromagnticas.


Texto: "Aspectos do campo eltrico e magntico;

Aula expositiva;

Motivao: Compreender a natureza das ondas eletromagnticas, sejam ondas de radio ou raios X.

Momentos:

1

Mo

men

to Leitura e resposta das questes do texto: Aspectos do campo eltrico e magntico

Tempo: 25 min

2

Mo

men

to Correo e discusso sobre as questes do texto.

Tempo: 15 min

3

Mo

men

to Consideraes finais retomando as idias apresentadas desde a atividade com celular at questes

trabalhadas pelos alunos.

Tempo: 10 min

Sugesto: Caso o professor queira mais material sobre campo e ondas eletromagnticas, pode encontrar mais

informaes e aulas no site: www.lapef.fe.usp.br

Dinmica da Aula: Pedir que os alunos leiam o texto e respondam s questes propostas. Se possvel corrigir as

questes e fechar a discusso nesta aula.


18

AULA 7

Tema: partculas e e radiao

Objetivo: reconhecer outros tipos de radiaes, compreendendo as diferenas essenciais entre elas.

Contedo Fsico: natureza das emisses espontneas de alguns materiais radioativos.


Aula expositiva;

Discusso entre professor e alunos baseada no texto " Entra em cena uma nova figura: Ernest Rutherford

Motivao: Conhecer o desenvolvimento histrico da radioatividade e todo trabalho sistemtico de pesquisa.

Momentos:

1

Mo

men

to Retomar as aulas anteriores, fazendo uma recapitulao das descobertas at ento. Assim possvel comear

a discutir a descoberta das radiaes e , fazendo uma sistematizao sobre os principais aspectos dessas radiaes.

Tempo: 10 min

2

Mo

men

to Em grupo, pea para os alunos lerem e responderem as questes do texto: Entre em cena uma nova figura:

Ernest Rutherford.

Tempo: 20 min

3

Mo

men

to Correo e discusso sobre as questes do texto

Tempo: 20 min

Sugestes: Pode utilizar uma apresentao em slides para sistematizar a descoberta dos raios X e da radioatividade.

Aqui pode ser retomada a discusso sobre as usinas e a energia nuclear.

Dinmica da Aula: Depois de ter estudado e discutido os raios X, radioatividade e radiao eletromagntica,

discutir com os alunos sobre outros tipos de radiaes encontradas devido s investigaes com os raios-X e a

radioatividade. Destaque as principais caractersticas das radiaes e como poder de penetrao, desvio sofrido quando submetido a um campo eltrico ou um campo magntico devido carga que possuem. Pea que os

alunos leiam o texto e respondam s questes propostas. Em seguida discuta as resposta com os alunos.


19

AULA 8

Tema: raios-X, radioatividade, radiaes (partculas) , e

Objetivo: Destacar os assuntos estudados at o momento.

Contedo Fsico: natureza das emisses espontneas de alguns materiais radioativos.


Vdeo: A descoberta da radioatividade

Aula expositiva;

Motivao: Sistematizao e organizao dos assuntos tratados at o momento.

Momentos:

1

Mo

men

to Vdeo sobre a descoberta da radioatividade

Tempo: 10 min

2

Mo

men

to Sistematizao das idias apresentadas no vdeo.

Tempo: 20 min

3

Mo

men

to Reviso geral do que foi estudado at aqui.

Tempo: 20 min

Dinmica da Aula: Inicia-se a aula com o vdeo sobre a descoberta da radioatividade. Em seguida faa uma

sistematizao das idias apresentadas no vdeo. Assim possvel fazer uma discusso final, revisando todos os

conceitos estudados at o momento.

Observao: O professor deve procurar destacar os pontos importantes que deseja discutir nessa aula utilizando

uma apresentao em Power Point ou mesmo pontuando na lousa, para no correr o risco de dispersar e perder o

foco principal. Pode tambm, utilizar essa aula para retomar questes que no estejam bem resolvidas ou apresentar

novos questionamentos sem esquecer que a idia principal no momento uma preparao para avaliao dos

assuntos discutidos nesse bloco.


20

AULA 9

Tema: raios X e outras radiaes

Objetivo: verificao de aprendizagem.


Avaliao escrita

Momentos:

1

Mo

men

to Avaliao sobre os assuntos do Bloco I

Tempo: 45 min

Observao: Caso o professor tenha a disponibilidade de duas aulas em seqncia pode iniciar a avaliao um

pouco antes de terminar 9 aula disponibilizando mais tempo de resoluo para os alunos.

Dinmica da Aula: entrega das avaliaes individuais sobre o Bloco I.


21

Como so produzidas as radiografias

Quando o filme exposto ao feixe de raios X, as interaes com material qumico sobre a tela (haleto de

prata brometo de prata com 1% a 10% de iodo de prata), libera eltrons de alguns ons do brometo (Br -), causando a liberao do gs bromo (Br2). O eltron liberado vai combinar com alguns ons de prata carregados

positivamente na rede cristalina, transformando-os em tomo neutros (prata metlica). A agregao de um pequeno

ncleo de tomo de prata tornar o cristal de brometo de prata sensvel revelao. Desta forma a radiao que

interagiu com esses cristais produz uma imagem latente.

Na revelao, ocorre uma transformao qumica de todos os ons de prata do cristal exposto, transformando-

os em prata metlica. Essa uma transformao que ocorre em todos os tomos, porm os que foram expostos aos

raios X se transformam mais rapidamente. Assim na revelao deve-se fazer uma combinao do tempo de

revelao, da concentrao do preparado qumico e da temperatura da reao, de forma a ocorrer transformao

do mximo nmero de cristais expostos e do mnimo de no expostos, visualizando a imagem latente. Ao final os

cristais no transformados devem ser retirados para no serem transformados com o tempo e escurecerem a placa.

A retirada feita no momento da fixao e da lavagem. Na fixao, os cristais no transformados so

retirados mais rapidamente que os transformados. O restante dos produtos qumicos retirado na lavagem final,

restando, em sua grande maioria, queles cristais que foram expostos aos raios X.

Desta forma, podemos notar que a parte clara da radiografia representa a regio de pouco ou quase nenhuma

incidncia de raios X, devido absoro dessa radiao pelos materiais presentes ali. J a regio escura, representa

a parte de grande incidncia de raios X, pois no h quase nenhum material para absorver a radiao.

Hoje em dia, pode-se encontrar os raios X sendo utilizados em testes no destrutivos de peas, verificando

alguma fissura nela, em conservao de alimentos, como o caso de batatas que no brotam e tambm com

pesquisas de absoro de nutrientes.


22

QUESTIONRIO INICIAL1

Objetivo: Estimular a discusso sobre as partculas e a curiosidade por aprender mais

Esta atividade introduz o estudo no campo das partculas elementares e interaes fundamentais. Ela tem o

intuito de desafiar seus conhecimento e concepes acerca dos fundamentos da fsica dessa rea. O questionrio

traz afirmaes que voc pode concordar (sim), pode descordar (no) ou pode no saber nada sobre a afirmao

(no sei) e est desenhado para despertar o seu interesse em aprender mais sobre este campo.

No temos preocupao em testar os seus conhecimentos sobre o assunto. Queremos fazer somente um

levantamento do que conhecido por voc no incio e no final do curso.

Nome: _________________________________________________________ Srie: __________

Turma: ________ Data: _____/_____/_____

SIM NO NO SEI

1. O tomo a menor estrutura conhecida e no pode ser dividida.

2. As foras fundamentais da natureza so: eletromagntica e

gravitacional.

3. Existem partculas subatmicas que no tm massa nem carga

eltrica.

4. Algumas partculas podem viajar atravs de bilhes de quilmetros

de matria sem ser detectadas (sem interagir).

5. A antimatria fico cientfica e no um fato cientfico.

6. Os aceleradores de partculas so usados para o tratamento do cncer.

7. Os menores componentes do ncleo de um tomo so os prtons e os

eltrons.

8. As partculas e as antipartculas podem se materializar a partir de

energia.

9. Os Fsicos de partculas necessitam de aceleradores maiores para

poderem investigar objetos cada vez maiores.

10. Nos aceleradores circulares os ims so usados para que as

partculas se movam mais rpido.

11. O trabalho feito pelos Fsicos de partculas nos aceleradores est nos

ajudando a compreender a evoluo inicial do universo.

12. Das foras fundamentais da natureza, a fora da gravidade a mais

intensa.

1 Adaptado do site: cpepweb.org


23

13. Existem pelo menos cem partculas subatmicas diferentes.

14. Toda a matria conhecida composta de lptons e quarks.

15. O atrito uma das foras fundamentais da natureza.

16. Existem aceleradores de partculas no Brasil.

17. Existem fsicos brasileiros que fazem pesquisa em Fsica de

Partculas.


24

QUESTES SOBRE O BLOCO I

Observao: estas questes podem ser trabalhadas em provas, atividades avaliadas, ou de acordo com o

objetivo e perspectiva do professor.

1) Certamente, voc j teve oportunidade de ver que, em uma radiografia, a silhueta dos ossos aparece bastante

clara, sobre um fundo escuro. Analisando o processo de absoro de raios X pela chapa fotogrfica, responda: na

radiografia, a quantidade de raios X que incidiu nas chapas resultando em regies claras maior ou menor do que

nas regies escuras?

2) Os raios X, descobertos em 1895 pelo fsico alemo Wilhelm Rontgen, so produzidos quando eltrons so

desacelerados ao atingirem um alvo metlico de alto ponto de fuso como, por exemplo, o tungstnio. Essa

desacelerao produz ondas eletromagnticas de alta freqncia denominadas de raios X, que atravessam a maioria

dos materiais conhecidos e impressionam chapas fotogrficas. A imagem do corpo de uma pessoa em uma chapa de

raios X representa um processo em que parte da radiao :

a) refletida, e a imagem mostra apenas a radiao que atravessou o corpo, e os claros e escuros da imagem devem-

se aos tecidos que refletem, respectivamente, menos ou mais os raios X.

b) absorvida pelo corpo, e os tecidos menos e mais absorvedores de radiao representam, respectivamente, os

claros e os escuros da imagem.

c) absorvida pelo corpo, e os claros e os escuros da imagem representam, respectivamente, os tecidos mais e menos

absorvedores de radiao.

d) absorvido pelo corpo, e os claros e os escuros da imagem so devidos interferncia dos raios X oriundo de

diversos pontos do paciente sob exame.

e) refletida pelo corpo e parte absorvida, sendo que os escuros da imagem correspondem absoro e os claros, aos

tecidos que refletem os raios X.

3) Os raios-X so produzidos em tubos de vcuo, nos quais eltrons so submetidos a uma rpida desacelerao ao

colidir contra um alvo metlico. Os raios X consistem em um feixe de:

a) eltrons d) nutrons

b) ondas eletromagnticas e) partculas alfa

c) prtons

4) Uma unidade industrial de raios X consiste em uma fonte X e um

detector R, posicionado de forma a examinar cilindros com regies

cilndricas ocas (representadas pelos crculos brancos), disposto em uma

esteira, como vistos de cima na figura. A informao obtida pela

intensidade I da radiao X que atinge o detector, medida que a esteira

se move com velocidade constante. O grfico 1 representa a intensidade

detectada em R para um cilindro teste homogneo. Quando no detector

R for obtido o grfico 2, possvel concluir que o objeto em exame tem

uma forma semelhante a:

a) A b) B c) C d) D e) E

5) Neste primeiro bloco de fsica de partculas, procuramos trabalhar os textos seguindo um contexto histrico das

descobertas realizadas no final do sculo XIX e incio do sculo XX. Desta forma, muitos cientistas foram citados

devido as suas descobertas. Relacione os cientistas da 1 coluna com a sua descoberta na 2 coluna:

1 coluna 2 coluna

1- Becquerel ( ) raios X

2- Rntgen ( ) radioatividade

3- Marie e Pierre Curie ( ) emisso espontnea de raios pelo sal de Urnio.

6) a) Como uma carga eltrica pode gerar campo magntico ou ondas eletromagnticas?

b) Associe a 2 coluna de acordo com a 1.

( 1 ) carga eltrica, em repouso ( ) campo magntico

( 2 ) carga eltrica, em movimento ( ) campo gravitacional

( 3 ) massa ( ) campo eltrico


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7) A partir de um arranjo experimental, pode-se diferenciar os raios alfa, beta e

gama emitidos por uma amostra de material radioativo do elemento Urnio. Para

isso, esses raios atravessam um campo eltrico estabelecido entre duas placas

carregadas de sinais contrrios. A partir da realizao do experimento, consegue-

se observar as trajetrias dos raios conforme a figura abaixo.

a) Justifique a razo pela qual, os raios sofrem desvios diferentes.

b) Qual desses raios o mais penetrante e qual o menos penetrante na matria?

c) Quais os nmeros que indicam os raios e ?

8) Considere as seguintes situaes:

I. Um corpo condutor retilneo percorrido por uma corrente eltrica. II. Um transformador em funcionamento.

III. Um feixe de eltrons movimentando-se com velocidade constante. Em que situaes se forma um campo magntico?

a. Apenas I. b. Apenas II. c. Apenas I e II. d. Apenas II e III e. I, II e III.

9) Sabe-se que, ao contrrio do que ocorre na Terra, no existe um campo magntico na superfcie da Lua. Pode-se,

ento, concluir que, se uma agulha imantada, usada como bssola na Terra, for levada para a Lua, ela:

a. fornecer leituras mais precisas do que ao ser usada na Terra. b. indicar a direo norte-sul lunar c. perder sua imantao. d. no ser desviada quando colocada prxima de uma corrente eltrica contnua. e. no poder ser usada como bssola magntica.

10) Um im partido em quatro partes iguais. Obtm-se:

a. quatro pedaos de im, sendo dois plos norte e dois plos sul. b. dois ims inteiros e dois pedaos de im, sendo um plo norte e um plo sul. c. ims inteiros e pedaos de im, dependendo de como o im foi dividido. d. quatro ims completos.

11) Analise cada uma das seguintes afirmaes, sobre gravitao, eletricidade e magnetismo, e indique se

verdadeira (V) ou falsa (F).

1. Sabe-se que existem dois tipos de carga eltrica e dois tipos de plos magnticos, mas no se conhece a existncia de dois tipos de massa gravitacional.

2. Um corpo pode ser magnetizado pelo atrito com um pano, como se faz para eletrizar um corpo. 3. Um m permanente pode ser "descarregado" de seu magnetismo por um leve toque com a mo, assim

como se descarrega um corpo eletrizado de sua carga eltrica.

Assinale a alternativa que apresenta a seqncia correta de indicaes, de cima para baixo.

a. V V V b. V V F c. V F F d. F F V e. F F F


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Vendo atravs da pele: a descoberta dos Raios-X

H pouco mais de 100 anos atrs, no era possvel o mdico visualizar o interior do corpo humano

sem ter que abr-lo e isso dificultava muito o diagnstico de doenas e fraturas nos pacientes. Mas em

1895 uma grande descoberta revolucionou a humanidade, principalmente a fsica e a medicina, nesse ano

eram descobertos os raios X. Mas como isso ocorreu?

Na noite de 8 de novembro de 1895 o fsico holands

Wilhelm Conrad Rntgen (1845-1923), seguindo as tendncias

de sua poca, estava fazendo mais uma experincia com

descargas eltricas nos tubos de raios catdicos (figura 1),

estudando o fenmeno da luminescncia produzida pelos raios

no tubo, quando notou que algo de diferente acontecia. Em sua

sala de experincias totalmente s escuras, ele viu a folha de

papel, usada como tela e tratada com uma substncia qumica

fluorescente (platinocianeto de brio), colocada a uma certa distncia do tubo brilhar emitindo luz.

Rntgen espantado, pode imaginar que alguma coisa devia ter atingido a tela para que ela reagisse dessa

forma. Mas o tubo de raios catdicos estava coberto por uma cartolina negra e nenhuma luz ou nenhum

raio catdico poderia ter escapado dali.

Surpreso e perplexo com o fenmeno, ele decidiu pesquis-lo mais a fundo. Virou a tela, de modo a

que o lado sem a substncia fluorescente ficasse voltado para o tubo; mesmo assim, a tela continuava a

brilhar. Ele ento afastou a tela para mais longe e o brilho persistiu. Depois, colocou diversos objetos

(uma camada de papelo, pedaos de madeira, um livro de 1000 pginas e at finas placas metlicas)

entre o tubo e a tela e todos pareceram transparentes. Quando sua mo escorregou em frente vlvula ele

viu os ossos na tela (figura 2). Descobrira um novo tipo de raio, conforme ele mesmo explicou em sua primeira publicao.

Rntgen havia ficado to perplexo com sua descoberta, que teve que

se convencer primeiro antes de falar com qualquer pessoa sobre sua

descoberta do novo tipo de raio. Trabalhou sozinho durante sete semanas

nessa tentativa, quando finalmente estava convencido, registrou sua

descoberta (imagem da mo) em chapas fotogrficas, e s ento passou a

ter certeza.

Em 1 de janeiro de 1896, ele distribui o relatrio preliminar de sua

descoberta, o que causou grande agitao, mas sua descoberta no podia

ser refutada facilmente, pois havia fotografias dos raios X de suas mos

anexadas nele. No decorrer do ms, a notcia havia se espalhado por todo o

mundo. Pode-se imaginar o deslumbramento em relao a esses raios aos

quais tudo se tornava transparente e por meio dos quais todos podiam ver

seus prprios ossos. Pode-se ver praticamente os dedos sem os msculos,

mas com anis, como se podia ver tambm uma bala alojada no corpo. As conseqncias para a medicina

foram imediatamente percebidas. Imagine voc nessa poca, podendo ver os seus ossos, sem qualquer

corte ou perfurao. Somente assim ter idia da revoluo causada com essa descoberta.

O trabalho de Rntgen sobre os raios X foi perfeito luz do conhecimento existente em sua poca. Mas

ele, no conseguiu entender a natureza dos raios X, ou seja, ele no conseguiu comprovar que se tratava de uma

radiao eletromagntica. No entanto, ele conseguiu mostrar que os raios podiam atravessar materiais slidos,

podiam ionizar o ar, no sofriam reflexo no vidro e no eram desviados por campos magnticos, mas no

conseguiu observar os fenmenos da refrao e da interferncia normalmente associados a ondas (ondas

eletromagnticas, neste caso) por isso ficou o nome enigmtico de raios X (X o smbolo pra nomear o

desconhecido)

Mais tarde sua natureza foi desvendada, mostrando que eles eram conseqncia da coliso dos raios

catdicos com a parede do tubo e, por terem comprimento de onda muito pequeno, Rntgen no podia

observar os fenmenos necessrios para comprovar que os raios-X so ondas eletromagnticas (radiao

eletromagntica) de alta freqncia.

Figura 1

Figura 2


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Uma ilustrao do equipamento de Rntgen mostrado ao lado. Entre os catodos do tubo de vidro,

os raios catdicos so inicialmente acelerados, com voltagem de at 100 kV (100.000 V) e, em seguida,

so bruscamente freados (h uma coliso dos raios e o alvo). Por causa disso, ocorre uma emisso de

radiao eletromagntica com um comprimento de onda muito pequeno (da ordem de 10-12

m), que

corresponde a radiaes de alta freqncia.

assim que so produzidos os raios X.

As aplicaes dos raios X so as mais

diversas possveis. Elas vo desde simples obteno de chapas fotogrficas (radiografias)

para detectar uma fratura, uma inflamao e

uma crie at a determinao de uma certa

porcentagem de uma substncia em um

composto, atravs da difrao dos raios X,

como o caso da quantidade de carbono

existente no ao. Essa determinao

importante, pois permite que o ao fique mais malevel e conseqentemente consegue-se produzir chapas

mais finas.

Atualmente, os raios X tambm so utilizados na rea de segurana, como o caso dos aeroportos.

Com eles, possvel ver dentro das malas e constatar se existem objetos metlicos e at mesmo se as pessoas carregam algum tipo de arma (figura 3). Sua utilizao tambm pode ser vista na fronteira dos

E.U.A com o Mxico, onde a polcia o utiliza para vasculhar o interior dos veculos (figura 4).

Figura 3

Figura 4


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Questes:

1) Sabemos que os raios X so invisveis a olho nu. Com base nisto, discuta com seus colegas,

outras formas de se detectar os raios X, que no usem chapas radiogrficas (lembre que os raios X podem

ionizar o ar, ou seja, retirar eltrons dos tomos).

2) Nas radiografias, os contornos dos ossos aparecem bastante claros, sobre o fundo escuro, bem

como o contorno de objetos e pessoas (Fig. 3 e 4). Analisando o processo de absoro dos raios X, estas

regies mais claras, recebem mais ou menos raios X do que as outras? Explique sua resposta.

3) Que semelhanas e diferenas tm os raios X e a luz visvel?

4) Como voc imagina os diagnsticos mdicos se os raios X no tivessem sido descobertos? O que

os mdicos fariam para perceber se voc tem uma infeco ou um osso rachado?


29

A descoberta da radioatividade

No dia 20 de janeiro de 1896, Antoine Henri Becquerel (1852-1908) tomou conhecimento da

descoberta dos raios-X por Rntgen. Fsico francs da terceira gerao da famlia Becquerel, tinha muito

interesse na fosforescncia e na fluorescncia dos materiais. Estes termos, fosforescncia e fluorescncia,

no so sinnimos. Na fluorescncia a emisso luminosa ocorre enquanto houver estmulo, a absoro e a

emisso ocorrem rapidamente. Na fosforescncia, mesmo cessado o estmulo, haver a emisso, pois o

processo de emisso mais lento que na fluorescncia.

Becquerel imaginou se havia uma relao entre raios X e a

fluorescncia, ou seja, se algumas substncias fluorescentes poderiam

emitir raios X espontaneamente. Depois de descobrir que muitos

elementos no produziam qualquer efeito, passou a utilizar materiais

fosforescentes.

Ele utilizou sulfato de potssio e urnio, sal de urnio que era

conhecido por suas propriedades fosforescentes. Cobriu uma chapa

fotogrfica com duas folhas de papel escuro grosso, to grosso que a

chapa no ficou manchada ao ser exposta ao Sol durante um dia

inteiro. Colocou sobre o papel uma camada da substncia

fosforescente e para ativar a fosforescncia do sal de urnio, exps

tudo ao Sol por vrias horas. Quando revelou a chapa fotogrfica, percebeu a silhueta da substncia

fosforescente em escuro sobre o negativo. Concluiu que a substncia emitia radiaes capazes de

atravessar a folha de papel opaca luz. Tudo se passava como se o sal de urnio emitisse raios-X.

Em 24 de fevereiro de 1896, Henri Becquerel fez um relatrio de sua experincia e apresentou

Academia de Cincias em Paris. No entanto, em 2 de maro, Becquerel anunciava aos seus pares da

academia algo mais extraordinrio. Durante a semana havia tentado repetir a experincia, preparando uma

nova placa fotogrfica enrolada no papel e no sal de urnio. Aconteceu que o tempo havia piorado e ele

ficou impossibilitado de realizar a exposio ao Sol. Ento guardou o conjunto numa gaveta espera de

melhores dias. Na vspera da seo da academia, como o tempo permaneceu encoberto, decidiu, mesmo

assim, revelar as placas, esperando encontrar o negativo em branco. Para sua surpresa os negativos

mostravam uma mancha de grande intensidade. Conclui que o sal de urnio emitia raios capazes de

atravessar o papel preto, quer tivesse sido exposto ou no ao Sol. Sem dvida, alguma emisso

desconhecida estava saindo do sal, atravessando o papel e chegando at a chapa fotogrfica. Essas

emisses foram chamadas de raios de Becquerel.

Pouco tempo depois, em 9 de maro de 1896 j descobrira que a radiao emitida pelo sal de urnio no

apenas escurecia as chapas fotogrficas protegidas, como tambm ionizava gases, isto , provocava a

libertao de eltrons dos tomos do gs, que por esse motivo ficavam carregados positivamente (falta de

eltrons), transformando estes gases em condutores de eletricidade. A partir da, era possvel medir a

atividade de uma amostra simplesmente medindo a ionizao que ela produzia. O instrumento usado para a medio da ionizao que o gs sofria era um rstico eletroscpio de lminas

de ouro. Este instrumento constitudo de duas folhas metlicas, neste caso de ouro, finas e flexveis,

ligadas em sua parte superior a uma haste metlica, que se prende a uma placa condutora. Normalmente,

as folhas metlicas so mantidas dentro de um frasco vidro transparente e seco, a fim de aumentar a sua

sensibilidade e diminuir efeitos do ambiente externo. O isolante impede a passagem de cargas eltricas da

haste para o vidro. Aproximando-se da placa um tubo com o gs ionizado, isto eletrizado, ocorrer a

induo eletrosttica, ou seja: se o gs estiver carregado negativamente, ele repele os eltrons livres da

placa para as lminas de ouro, fazendo com que elas se abram devido repulso. Se o gs estiver com

cargas positivas, ele atrai os eltrons livres das lminas, fazendo tambm com que elas se abram,

novamente, devido repulso. A determinao do sinal da carga do gs em teste, que j se sabe estar

eletrizado, obtida carregando-se anteriormente o eletroscpio com cargas de sinal conhecido. Dessa

forma, as lminas tero uma determinada abertura inicial. Pode-se observar isso nas figuras I (neutro) e II

(eletrizado):


30

A essa altura, um casal de cientistas iniciava suas investigaes sobre a radioatividade em Paris,

estudando vrios minrios, uma vez que Henri Becquerel focalizou suas pesquisas somente no urnio.

Marie Sklodowska Curie (1867-1934), polonesa, e seu marido francs Pierre Curie (1859-1906), aps

analisar vrios compostos de urnio, verificaram a constatao

de Becquerel, confirmando que a emisso de raios uma

propriedade do elemento urnio e assim, decidiram examinar

todos os elementos conhecidos. Descobriram que tambm o

trio emitia raios semelhantes aos do urnio.

Nesse ponto, depois de descobrirem que o urnio no era o

nico elemento a emitir radiao espontaneamente, Marie

decidiu ento, analisar todos os minrios naturais e para sua

surpresa um mineral de urnio (uranita) era trs ou quatro vezes

mais radioativo do que se esperava. Desta forma concluiu que

um elemento extremamente radioativo deveria existir enquanto impureza nesse minrio. Depois de um

longo e exaustivo trabalho, em julho de 1898, Marie com a ajuda de seu marido Pierre, conseguiu isolar a

impureza e perceberam que se tratava de um novo elemento, que designaram de polnio, em homenagem

ao pas de origem de Marie, a Polnia.

Ao aprimorar mais os seus mtodos de purificao da uranita, o casal Curie, acabou por encontrar, em

setembro desse mesmo ano, um elemento altamente radioativo que recebeu o nome de rdio. Marie

props a palavra radioatividade para esse fenmeno.

Mas apesar de conseguir descobrir mais elementos radioativos, permaneciam dois grandes problemas a

serem resolvidos, segundo os Curie: Qual era a origem da energia emitida por esses elementos

radioativos? Qual a natureza das radiaes emitidas?

Questes:

1) Qual foi a principal contribuio que os Curie deram para a radioatividade?

2) Voc sabe a diferena entre material fluorescente e fosforescente?

3) Explique a frase para ativar a fosforescncia do sal de urnio, ele exps tudo ao sol por vrias horas.

4) Se na experincia de Becquerel, ele tivesse colocado entre o filme revelador e o sal de urnio uma

placa grossa (~3 mm) de chumbo, conseguiria ver alguma mancha? Por qu?

Isolante


31

q

q

Figura 1: representao do campo eltrico

de uma carga eltrica q

Aspectos do Campo Eletromagntico

Ao aproximarmos um m de um pedao de certo metal pendurado por um fio, vemos que este

puxado pelo m. Se pegarmos agora um canudinho e atritarmos com uma l ou papel higinico, ele ficar carregado eletricamente. Aproximando o canudinho de uma bola de isopor pequena, pendurada por

um fio isolante ela ser puxada pelo canudinho. Vemos assim que a bolinha sente a presena do canudinho, bem como aquele metal sente a presena do m, mesmo sem ter contato. Mas como pode um

objeto sentir a presena do outro sem haver contato? Como eles no tm olhos, de que forma eles sabem

que h um outro corpo por perto que os atrai?

Para responder essa questo, utilizamos o conceito de campo. Ele surgiu na primeira metade do

sculo XIX para explicar fenmenos parecidos a estes. Nesses fenmenos, temos um campo eltrico

(associado s cargas do canudinho) e um campo magntico (associado ao m). Esses campos so

semelhantes ao campo gravitacional que estamos mais familiarizados. Mas afinal o que so esses

campos?

Ele algo que est ao redor dos corpos (estendendo-se at o infinito, porm sua intensidade diminui

com a distncia). Podemos entend-lo como sendo uma aura (algo sutil e tnue envolvendo o corpo) que preenche o espao em volta deles. Para cada um dos campos existe um ente responsvel associado a

sua presena. No caso do campo eletromagntico a carga eltrica e,

no caso do gravitacional a massa. Dessa forma, no temos carga

eltrica e massa sem campo e vice-versa. Devemos destacar ainda,

que o campo existe independente da presena de outras cargas

eltricas ou massa nas vizinhanas, podendo ser representado como

algo contnuo que se estende at o infinito em todas as direes.

No entanto, o interesse aqui estudar o campo eltrico e

magntico, deixando a discusso do campo gravitacional para outra

ocasio. A intensidade do campo eltrico decresce com o aumento da

distncia em relao carga, como podemos observar na figura 1. No

entanto, essa no a nica maneira que temos para represent-lo. A

figura 2 mostra as linhas de campo de uma carga eltrica positiva,

representado o campo eltrico dessa carga.

No caso do canudinho, devido ao desequilbrio das cargas

eltricas causado pelo atrito com a l ou papel higinico, a ao desse

campo puxa a bolinha. Essa ao conhecida como fora eltrica ou interao eltrica. Assim, graas ao campo eltrico e magntico que

a bolinha sente a presena do canudinho e o metal a presena do m.

A maneira como uma carga eltrica comunica ou interage com

outras cargas pode ocorrer de duas formas: atrao ou repulso. Isso

ocorre devido ao sinal que as cargas eltricas podem ter, isto , positiva

(+) ou negativa (-). Quando as cargas tm o mesmo sinal ocorre

repulso e quando forem de sinais contrrios, ocorre a atrao.

Assim, as cargas eltricas no espao, sentem a presena do

campo uma da outra e se interagem, como aconteceu com as cargas do

canudinho e da bolinha.

Desta forma, podemos dizer que o campo eltrico algo sutil, tnue, real, que no pode ser visto,

nem tocado e envolve a carga eltrica, comunicando a sua presena a outras cargas a sua volta.

Dependendo do sinal das cargas eltricas envolvidas, essa comunicao ocasiona uma atrao ou a uma

repulso.

Isso tudo pode parecer muito novo ou estranho, mas a interao eletromagntica est presente

ostensivamente em nosso cotidiano: nas reaes qumicas, na luz que recebemos do Sol, na televiso e

mais ainda, ela a responsvel pela formao dos aglomerados que constitui a matria. A matria da

cadeira que voc est sentado agora se mantm coesa devido interao eletromagntica, o mesmo

acontecendo com os tomos que formam a gua que voc bebeu hoje.

Contudo essas so descries de campos eltricos e magnticos associados carga e m em

repouso. O que aconteceria com esse campo se a carga ou o m fossem movimentados? Ele vai junto

nesse movimento?

Figura 2: representao das linhas do campo eltrico de uma carga eltrica q positiva.

q


32

As ondas eletromagnticas

J comentamos que os campos eltrico e magntico esto intimamente relacionados atravs da

carga eltrica. J sabemos que uma carga eltrica interage com a outra devido aos seus campos eltricos e

um m interage com um metal ou um outro m atravs de seu campo magntico. Mas como esses dois

campos se relacionam?

mais ou menos assim: quando a carga se movimenta, o seu campo eltrico se movimenta junto,

pois ele indissocivel da carga. Ao entrar em movimento, o seu campo eltrico, em qualquer ponto do

espao varia. Porm, quando o campo eltrico sofre essa variao, ele acaba gerando um campo

magntico. Com isso, quando uma carga eltrica varia o seu estado de repouso, ela arrasta junto o seu

campo eltrico, que por ser varivel, gera (induz) um campo magntico tambm variado, que por sua vez,

gera um campo eltrico variado e assim por diante.

Essa alternncia de campos eltricos e magnticos variados se propaga por todo o espao, levando a

informao de que a carga eltrica se movimentou ou est em movimento. A propagao dessa

informao o que chamamos de ondas eletromagnticas ou radiao eletromagntica.

As ondas eletromagnticas tm origem no movimento de uma carga eltrica, que quando acelerada

ou desacelerada, faz seu campo eltrico variar que, conseqentemente gera um campo magntico variado

e assim sucessivamente, levando a informao desse movimento aos pontos do espao. Essa propagao

feita na velocidade da luz c2, caracterstica mostrada por J. C. Maxwell (1831-1879), unindo a luz aos

fenmenos eletromagnticos.

Como toda onda, a onda eletromagntica tem a freqncia como uma caracterstica bem destacada,

por que atravs dela, que as ondas eletromagnticas so classificadas. A unidade de medida da

freqncia o Hertz Hz, em homenagem a Heinrich Rudolph Hertz (1857-1894), devido descoberta das ondas de rdio. Para cada faixa de freqncia, usamos um termo diferente para descrev-la. Por

exemplo, a freqncia que vai de 4 x 1014

Hz at 7 x 1014

Hz o que chamamos de luz visvel. J as

ondas de rdio esto na faixa de 104 Hz at 10

6 Hz.

A freqncia a medida das oscilaes que a carga eltrica executa por unidade de tempo, isto , se

a freqncia de uma onda eletromagntica de 105 Hz, ela oscila 100000 vezes a cada segundo. Esse

conceito bem parecido com a freqncia escolar, que indica quantas vezes os alunos vm aula durante

um bimestre.

Abaixo a tabela mostra algumas freqncias para cada tipo diferente de onda eletromagntica:

f (Hz) Tipo de onda Deteco Exemplos de Fontes

1021

raios cintiladores materiais radioativos

1019

raios X chapa fotogrfica tubos de raios X

1016

ultravioleta chapa fotogrfica laser

7 x 1014

violeta olhos arcos eltricos

4 x 1014

vermelho olhos arcos eltricos

1013

infravermelho termmetros lmpadas

105

rdio circuitos eletrnicos circuitos eletrnicos

Questes:

1) Como um m percebe a proximidade de outro m, mesmo sem haver contato?

2) Quais os tipos de campos estudados e quais os entes responsveis por eles?

2 Aproximadamente 300.000 km/s.


33

3) Como as ondas eletromagnticas so produzidas?

4) Quais so as semelhanas e diferenas entre os raios X e a luz visvel?

5) Depois de ter lido e discutido a respeito do campo eletromagntico ou interao eletromagntica e visto

a sua importncia, faa uma anlise de como seria o mundo e o Universo sem essa interao.

Questes complementares

1) Duas cargas q1 e q2 sofrem atrao a distncia atravs do campo eltrico gerado por elas. O que

podemos dizer sobre o sinal dessas cargas? At onde se estende o campo eltrico de q1? Se de repente q2

sumisse como ficaria o campo eltrico de q1? Ele sumiria tambm ou continuaria existindo?

2) Antes do canudinho ser atritado, a) Existia um campo eltrico nele? b) O que aconteceu depois do

atrito?

3) Como uma carga eltrica pode gerar campo magntico ou ondas eletromagnticas?

4) Por que o vidro transparente a luz visvel e os metais no so!


34

Entra em cena uma nova figura: Ernest Rutherford

Aps a descoberta dos raios X e da radioatividade, Ernest Rutherford (1871-1937), cientista

nascido na Nova Zelndia, deu contribuies decisivas para a compreenso da natureza das substncias

radioativas e das suas radiaes. Rutherford e seu colaborador Joseph John Thomson (1856-1940)

dedicavam-se a medir a ionizao nos gases provocada pelos raios X e pelas radiaes emitidas pelo

urnio.

Em longo trabalho no laboratrio Cavendish, Rutherford percebeu,

em 1898, a existncia de dois tipos diferentes de radiaes emitidas pelo

urnio, devido a penetrao que tinham na matria. Os raios que so

menos penetrantes ele designou por raios alfa () e, os raios que

penetravam mais de raios beta (). Alm da diferena na penetrao na matria, ele percebeu que os raios alfa e beta eram defletidos para lados

opostos quando passavam por uma regio com campo magntico. Disso

ele pode concluir que eles tinham carga eltrica oposta.

Com o resultado das experincias realizadas por Rutherford, bem

como a de outros cientistas como Becquerel, conclui-se em poucos anos

que os raios beta () so raios catdicos (eltrons). Entretanto, P. V. Villard, na Frana, descobriu uma terceira forma de radiao que era

muito mais penetrante que as duas anteriores, que designou por raios gama (). Estes no eram sensveis ao campo magntico, ou seja, no eram desviados e surgiram como uma espcie de raios X mais

energticos. O esclarecimento da natureza dos raios continuou um mistrio durante alguns anos. Ao se mudar para Toronto, no Canad, Rutherford pode observar

outro fenmeno misterioso. Ao isolar a parte radioativa do sal

de urnio, ele perdia a sua radiao com o passar do tempo.

Por outro lado, a soluo da qual havia sido retirado o

elemento radioativo recuperava a radioatividade inicial.

Trabalhando com o qumico F. Soddy, Rutherford

chegou a um resultado que implicava na transmutao3 entre

os elementos, algo que foi dito com muita cautela ao anunciar,

pois lembrava fortemente o antigo sonho dos alquimistas.

Para fundamentar sua concluso sobre a transmutao

dos elementos, Rutherford teve que investigar mais a natureza

das radiaes alfa (). Entre 1900 e 1903, atravs das medidas

da razo entre a massa e carga eltrica das partculas , ele pode concluir que estas so, na verdade, ncleo do tomo de Hlio (He). Resolvendo assim o problema da transmutao dos elementos que pode

ser explicado da seguinte maneira: os tomos instveis (radioativos) emitem as radiaes e , ao fazerem isso eles mudam suas propriedades qumicas, transformando-se em outro de elemento

(transmutao). Estava assim desvendada a natureza das radiaes e da transmutao dos elementos. Porm ainda no compreendiam como que essas radiaes eram produzidas, deixando essa questo em

aberto para a cincia.

3 Basicamente a transmutao era o sonho dos alquimistas em transformar qualquer substncia em ouro (Au).

Material

radioativo


35

Questes:

1) a) Qual foi a principal contribuio que Rutherford deu para a radioatividade?

b) Como ele fez isso?

2) Quais so as principais diferenas entre as radiaes e ?

3) Por que a radiao no sofre desvio ao passar por uma regio de campo eletromagntico


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BLOCO II ORDEM DE GRANDEZA E MODELOS ATMICOS

Para continuar estudando os conceitos da Fsica de Partculas Elementares necessrio ter uma idia do

tamanho dos objetos estudos. Por isso, pretende-se neste bloco estudar aspectos ligados ordem de grandeza desses

e objetos. Em seguida, comearemos a discutir as evidncias que levaram a queda do status de elementar do tomo

e o aparecimento dos primeiros modelos atmicos, e a evoluo desses modelos.

1. Objetivos gerais:

Compreender o tamanho dos objetos atravs da ordem de grandeza.

Entender as evidncias que levaram a queda do status de indivisvel do tomo e a descoberta da primeira

partcula: o eltron.

Compreender o processo de espalhamento de partculas utilizado por Rutherford

Conhecer e compreender os modelos atmicos de Thomson, Rutherford e Bohr.

2. Contedo Fsico

Ordem de grandeza e potncia de dez.

Campo eltrico e magntico.

Modelos atmicos.

3. Leitura complementar

As leituras indicadas servem para um conhecimento mais profundo e detalhado dos conceitos tratados neste

bloco. Assim, caso seja possvel, leia algumas dessas referncias antes de iniciar as aulas.

HEWITT, Paul. Fsica Conceitual. 9 ed. Porto Alegre: Bookman, 2002.

SEGR, E. Dos raios X aos Quarks. Fsicos Modernos e suas Descobertas. Universidade de Braslia,

Braslia, 1982.

VARELA, Joo. O sculo dos quantas. Lisboa: Gradiva, nov 96.

ALVES, Gilson; CARUSO, Francisco; FILHO, Hlio da Motta; SANTORO, Alberto. O mundo das

partculas de hoje e de ontem. Rio de Janeiro: CBPF, 2000.

CARUSO, Francisco; OGURI, Vitor; SANTORO, Alberto. Partculas elementares: 100 anos de

descoberta. Manaus: Editora da Universidade Federal de Manaus, 2005.

CARUSO, Francisco; SANTORO, Alberto. Do tomo Grego Fsica das interaes fundamentais. 2

ed. Rio de Janeiro: AIAFEX, 2000.

TIPLER, Paul A.; LLEWELLYN, Ralph A. Fsica Moderna. 3 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2001.

DE CASTILHO, Caio Mrio Castro. Quando e como o homem viu o tomo. Cincia Hoje, V.33, n

196, p.30-36. Agosto 2003.


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4. Quadro Sinttico

ATIVIDADE MOMENTOS COMENTRIOS TEMPO

1. Visualizando

o muito pequeno

Atividade 4 (1 parte): Cortando papel para

chegar ao prton. Atividade experimental

introdutria sobre as

dimenses das partculas

elementares.

2 aulas

Explicaes sobre representaes de

dimenses em potncia de dez.

Leitura do texto e resoluo dos problemas.

Correo das questes

Navegao no site do

CERN (Powers of Ten)

Atividade 4 (2 parte): Tamanho dos

corpos, atravs da potncia de dez.

Sistematizao geral sobre ordem de

grandeza e notao cientfica.

2. Estudo sobre

a descoberta do

eltron.

Retomada das discusses sobre a descoberta

dos raios-X, radioatividade e radiaes. Texto A queda do status elementar do tomo: a

descoberta do eltron.

1 aula Discusso sobre a descoberta do eltron.

Sistematizao e leitura do texto.

3. Estudo sobre

a evoluo do

conceito de

tomo

Atividade 5: A linha do tempo.

Atividade que

permite uma construo

coletiva de uma linha do

tempo sobre evoluo do

conceito de tomo.

2 aulas

Leitura e discusso do texto A busca pelo constituinte da matria: a evoluo do conceito

de tomo; Explicao da atividade, atribuir perodos de

tempo entre os grupos.

Apresentao dos grupos e construo da linha

do tempo

4. O

espalhamento

Rutherford

Atividade 6: O espalhamento de Rutherford.

Experimento que permite

aluso perspiccia de

Rutherford ao elaborar seu

modelo atmico. 2 aulas

Retomada da atividade, apresentao dos

resultados obtidos. Texto: a descoberta de

Rutherford: Um novo

modelo atmico. Leitura do texto e realizao do questionrio.

5. Os modelos

atmicos de

Thomson,

Rutherford e

Bohr.

Vdeo: Os primeiros modelos

Vdeo: O modelo de Rutherford Vdeo: Os primeiros

modelos atmicos e o

modelo de Rutherford. 1 aula

Sistematizao das principais idias do

bloco,

Consideraes finais sobre o Bloco II.


38

5. Descrio aula-a-aula

AULA 10

Tema: Notao cientfica, ordem de grandeza e dimenses do mundo microscpico.

Objetivo: Trabalhar de forma mais detalhada com os alunos, as dimenses do mundo microscpico, que o objeto

de estudo da proposta. Fazer com que eles tenham uma idia inicial do mundo de pequenas dimenses da fsica

de partculas.

Trabalhar matematicamente com alguns nmeros e grandezas usando a notao cientfica e a definio de ordem de

grandeza.

Contedo Fsico: Dimenses do mundo microscpico (das partculas elementares), ordem de grandeza e notao

cientfica.

Recursos Instrucionais

Roteiro da atividade 4 (1 parte)

Aula expositiva

Discusso entre professor e alunos

Folhas de papel A4, tesouras e rguas.

Motivao

Curiosidade sobre o tamanho limite que conseguimos enxergar.

Momentos

1

Mo

men

to Atividade 4, Visualizando o muito pequeno - cortando papel para chegar a prtons.

Essa atividade pode ser realizada em grupo. Alguns grupos podem utilizar tesouras para cortar o papel

enquanto outros podem usar rguas conforme o roteiro. Destacar o nmero de cortes feitos por cada grupo e

as medidas do menor pedao de papel obtido.

Tempo: 30 min

2

Mo

men

to Leitura do texto: Ordem de grandeza e potncia de dez, e aps explicao sobre o que ordem de grandeza

e notao cientfica e a utilizao da potncia de dez em ambos os casos, os alunos podem, em grupo,

comear a discutir e resolver os exerccios propostos.

Tempo: 20 min

Sugestes: Se o professor achar necessrio e caso tenha tempo disponvel, pode trabalhar mais exerccios sobre

notao cientfica e ordem de grandeza.

Dinmica da aula

O professor deve inicialmente destacar que o universo das partculas que estamos adentrando de dimenses muito

pequenas. Destacando tambm a importncia de trabalharmos numericamente com essas dimenses. Em seguida

deve-se iniciar a 1 parte da atividade Visualizando o muito pequeno pedindo para que formem grupos, cortem o papel e anotem os nmeros de cortes feitos e a medida do menor pedao obtido. Podem inclusive anotar na lousa

os valores obtidos para o nmero de cortes e a menor medida obtida para comparao e discusso entre os grupos.

Aps esta atividade o professor deve explicar a noo de ordem de grandeza e notao cientfica que sero

extremamente teis para a representao numrica j citada.

Os alunos recebem o roteiro e trabalham com os exerccios propostos.


39

Fotos:


40

Aula 11

Tema: Notao cientfica, ordem de grandeza e dimenses do mundo microscpico.

Objetivo: Trabalhar com os alunos as dimenses do mundo microscpico, comparando com as dimenses com as

quais eles estejam mais acostumados.

Contedo Fsico: Dimenses do mundo microscpico das partculas elementares.


Roteiro da atividade 4 (2 parte)

Aula expositiva

Apresentao de slides

Motivao: Curiosidade sobre o tamanho dos objetos estudados em fsica de partculas e relao com o tamanho

dos objetos que nos cercam.

Momentos

1

Mo

men

to Finalizando a atividade 4 Ordem de grandeza e potncia de dez.

Os alunos concluem a discusso e resoluo dos exerccios.

Tempo: 20 min

2

Mo

men

to Realizao da atividade 5: Tamanho dos corpos, atravs da potncia de dez

Os alunos lem as informaes do roteiro e respondem s questes.

Tempo: 25 min

Sugestes: Se esta aula no for no mesmo dia da anterior, o professor deve relembrar rapidamente as atividades

sobre notao cientfica e ordem de grandeza.

Caso o professor achar necessrio e caso tenha tempo disponvel, pode trabalhar mais exerccios sobre notao

cientfica e potncia de dez.

Se o professor no tiver como mostrar os slides atravs do site do CERN (powers of ten), pode preparar uma

apresentao utilizando o power point ou ainda retro-projetor.

Se for utilizar a sala de micros o professor deve j iniciar a aula nela para no perder tempo com a organizao dos

alunos para utilizao da sala no final da aula.

Caso o professor queira valorizar a utilizao da sala de informtica, pode dividir a turma em dois. Enquanto uma

turma realiza a atividade do texto na sala de aula os demais exploram o site do CERN na sala de informtica.

Dinmica da aula

Retomada da atividade Ordem de grandeza e potncia dez, na correo o professor deve destacar sempre as grandezas trabalhadas em relao s que estamos habituados.

Pedir para que os alunos leiam as instrues da atividade Tamanho dos corpos atravs da potncia de dez, e

respondam com base nos slides, a questo.


41

Atividade 4 - Ordem de Grandeza e potncia de 10

Neste novo assunto que comeamos a tratar, ser quase que inevitvel, a utilizao de valores muito

pequenos ou muito grandes, que no fazem parte de valores utilizados no nosso cotidiano. Por exemplo,

se algum lhe dissesse que o tamanho de um tomo aproximadamente 0,0000000001 m, voc

dificilmente assimilaria essa idia, por se trata de um valor totalmente fora daqueles utilizados por voc.

Nmeros dessa forma podem ser representados de outra maneira, de tal maneira que a idia que ele

queira transmitir seja melhor interpretada e comparada. Alm disso, torna-se mais fcil de se fazer

operaes com eles. Essa nova maneira de representar os nmeros a notao cientfica.

Com essa nova forma de representao numrica, podemos escrever qualquer nmero como uma

potncia de 10, sem que ele perca o seu valor original. Assim, fica mais fcil de opera-lo e compara-lo,

tornando-se mais acessvel ao nosso sentido.

Veja alguns exemplos de como representamos valores em notao cientfica

20000 m = 2 x 10000 = 2x104m

2300 kg = 2,3x1000 kg = 2,3x103 kg

0,007 cm = 7 cm = 7 cm = 7x10-3

cm

1000 103

Tente escrever os nmeros abaixo em notao cientfica

a) o dimetro do prton 0,000 000 000 000 001 m =

b) o dimetro do tomo 0,000 000 000 1 m =

c) a carga eltrica de um eltron 0,000 000 000 000 000 000 16 C =

d) a massa de um nutron 0,000 000 000 000 000 000 000 000 001 67 kg =

Atividade 2.1: visualizando o muito pequeno

a) Cortando papel para chegar a prtons

Objetivo: tentar dar uma idia do tamanho dos objetos estudados na fsica de partculas.

Material: folha de papel A4, tesoura e rgua.

Procedimento: Pegue a folha de papel e corte-a no meio. Com uma das metades, faa outro corte, tambm

ao meio. Repita esse procedimento quantas vezes forem possveis at chegar a um pedao que voc no

consiga mais cortar. Conte os nmeros de cortes feitos e faa a medida do menor pedao de papel que

voc conseguiu.


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b) Tamanhos dos objetos estudados em Fsica de Partculas

Objetivo: ao examinar o tamanho relativo e o

espao entre partculas, os alunos adquirem a idia

dos tamanhos dos objetos estudados em Fsica de

Partculas.

Se o ncleo de um tomo de hidrognio fosse do

tamanho da cabea de um alfinete (1mm), ento o

eltron no tomo estaria, aproximadamente, a uns

50m de distncia.

Algumas idias bsicas que podem ajudar os

alunos na compreenso das dimenses atmicas e

subatmicas:

- Um ncleo tpico 10 vezes maior do que um prton;

- Um tomo tpico (o tamanho determinado pelos eltrons mais externos) 10000 vezes maior que

um ncleo tpico;

- Uma cabea de alfinete (1mm = 10-3m) 10.000.000 de vezes maior que um tomo tpico;

- Na espessura de uma folha de papel A4, h, aproximadamente, 1.000.000 de tomos;

- Se um tomo fosse do tamanho de uma cabea de alfinete, a espessura da folha de papel seria de

1.000m ou 1km;

- Um prton tem massa, aproximadamente, 2000 vezes maior do que o eltron.

Questes:

1) Se sua casa fosse o ncleo do tomo, a que distncia estaria seu vizinho mais prximo (eltron mais

perto do ncleo)?

DIMENSO FRAO (complete) DECIMAL POTNCIA DE 10

menor objeto visto a olho nu 0,00001 m 10-5

m

dimetro aproximado de um tomo 0,000 000 000 1 m 10-10

m

dimetro aproximado de um ncleo 0,000 000 000 000 01 m 10-14

m

dimetro aproximado de um prton 0,000 000 000 000 001 m 10-15

m


43

Atividade 2.2: Tamanho dos corpos, atravs da potncia de 10.

Procedimento: entre no site do cern : (Power of ten)

http://microcosm.web.cern.ch/microcosm/P10/esp

Nele, voc ver uma atividade que trabalha com potncias de 10 (ordem de grandeza dos objetos),

podendo visualizar os objetos para cada potncia.

Anote o que voc observa, conforme a potncia de 10 que selecionou na rgua, para os seguintes

exemplos:

ordem de 1024

: ______________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________

ordem de 1012

: ______________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________

ordem de 100: _________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________

ordem de 10-8

: ________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________

ordem de 10-10

: ______________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________

ordem de 10-14

: _______________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________

ordem de 10-15

: ________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________


44

Aula 12

Tema: A descoberta do eltron.

Objetivo: Sistematizar as idias sobre as dimenses do mundo microscpico; iniciar a discusso sobre a evoluo

dos modelos atmicos destacando os principais pontos e a necessidade da existncia do eltron.

Contedo Fsico: Dimenses do mundo microscpico; modelo atmico com a incluso do eltron.


Aula expositiva

Texto de apoio A queda do status elementar do tomo: a descoberta do eltron.

Motivao: Com a descoberta de novas radiaes, as investigaes sobre os raios catdicos continuaram

culminando na descoberta da primeira partcula o eltron.

Momentos

1

Mo

men

to Retomada da discusso sobre a descoberta dos raios-X, radioatividade e as radiaes, levando a descoberta

do eltron.

Tempo: 15 min

2

Mo

men

to Sistematizao e leitura do texto: A queda do status elementar do tomo: a descoberta do eltron.

Tempo: 25 min

3

Mo

men

to Discusso sobre a descoberta do eltron e questes propostas pelos alunos.

Tempo: 10 min

Sugesto: Apresente na retomada, a apresentao em PowerPoint da aula 8, para iniciar a discusso sobre a

descoberta do eltron.

Dinmica da aula

Inicie a aula retomando as idias estudadas no bloco I, para que possa continuar discutindo as investigaes que

resultaram na descoberta do eltron.

Faa a leitura conjunta do texto A queda do status elementar do tomo: a descoberta do eltron, instigando-os a proporem questes.


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Aula 13

Tema: A evoluo do conceito de tomo e seus modelos atravs da histria.

Objetivo: Discutir a evoluo dos modelos atmicos desde a Grcia antiga at inicio do sculo XX, mostrando e

destacando a necessidade da evoluo dos mesmos at o modelo de Bohr, as novas questes que surgem a cada

modelo, a nova viso do mundo microscpico e a origem de novas reas de investigao: a Fsica Nuclear e a

Fsica de Partculas.

Contedo Fsico: Principais modelos atmicos at o modelo de Thomson e incio do estudo do modelo de

Rutherford.


Texto de apoio: A busca pelo constituinte da matria: a evoluo do conceito de tomo.

Aula expositiva

Motivao: Como surgem os novos modelos e que modificaes e contribuies eles trazem para a viso de

mundo.

Momentos

1

Mo

men

to Discusso s

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