Aberração, em óptica, defeito na imagem formada por uma lente ou espelho; em astronomia, deslocamento na posição aparente de um corpo celeste, devido ao movimento da Terra. Ver Aberração da luz.

Aberração cromática, defeito que se origina nas lentes ópticas e que produz cores irisadas. Deve-se ao fato de que a luz se refrata de diferentes maneiras dependendo do comprimento da onda. Por exemplo, a luz azul se refrata mais que a vermelha, portanto, tem o foco mais perto do objetivo; um telescópio astronômico tem várias lentes com diferentes tipos de cristais para reduzir a aberração cromática, ainda que nunca se consiga evitá-la totalmente.

Aberração da luz, a diferença angular entre a posição aparente de uma estrela e sua posição real, que resulta do movimento do observador com relação ao caminho do raio de luz observado.

Abertura (óptica), em óptica, orifício pelo qual a luz pode entrar em uma lente.

Absorção, captação de luz, calor ou outro tipo de energia radiante, por parte das moléculas. Por exemplo: quando a luz solar incide sobre um objeto, costuma ocorrer que alguns de seus comprimentos de onda sejam absorvidos e outros, refletidos. Um objeto que absorve toda a radiação que incide sobre ele é conhecido como corpo negro. Em química, a absorção é a captação de uma substância por outra. Um gás como o oxigênio, por exemplo, pode absorver-se, ou dissolver-se, na água.

Aceleração, variação da velocidade de um objeto por unidade de tempo. A velocidade é definida como vetor, porque, se um objeto é acelerado, muda sua rapidez ou sua direção de movimento. Quando a velocidade de um objeto diminui, diz-se que está se desacelerando. Para que se produza aceleração, é preciso aplicar uma força.

Aceleradores de partículas, dispositivos empregados para acelerar partículas elementares e íons até altas energias. São os maiores e mais caros equipamentos utilizados em física. As partículas carregadas são aceleradas por um campo eletrostático. Todos têm os mesmos componentes básicos: uma fonte de partículas elementares ou íons, um tubo em que se faz vácuo parcial, e no qual as partículas podem movimentar-se livremente, e um sistema para aumentar a velocidade das partículas. O acelerador linear usa tensões alternadas elevadas para impulsionar partículas ao longo de uma linha reta. Outros aceleradores são o ciclotron, desenvolvido por Ernest O. Lawrence, o betatron e o sincroton, que é o membro mais recente e de maior potência da família dos aceleradores. É formado por um tubo em forma de um grande anel, pelo qual se deslocam as partículas. Elas entram no tubo depois de terem sido aceleradas a vários milhões de elétrons-volt. No anel, são aceleradas em um ou mais pontos, cada vez que descrevem um círculo completo ao redor do acelerador e, em alguns segundos, as partículas atingem energias superiores a 1 GeV e são expulsas. Utilizam-se para explorar os núcleos atômicos, o que permite aos cientistas estudar a estrutura e o comportamento dos átomos. Para pesquisar as partículas fundamentais que compõem o núcleo, empregam-se aparelhos com energias superiores a 1 GeV. Os desintegradores permitem aos cientistas provocar violentas colisões entre partículas, que reproduzem a situação do Universo em seus primeiros microssegundos de existência. Ver também Detectores de partículas.

Acromatismo, em óptica, propriedade de um sistema de lentes que desvia um feixe de luz branca, de forma que todas as cores que o compõem se concentram em um mesmo ponto, com o que se obtém uma imagem bem definida.

Acústica (ciência), termo aplicado à ciência que se ocupa do som em seu conjunto. A acústica arquitetônica é um ramo desta ciência que procura assegurar uma boa audição das palavras ou da música. Para obter a melhor qualidade acústica, as salas devem ser projetadas de forma que reflitam o som o suficiente para proporcionar uma qualidade natural, sem que se crie reverberação excessiva em nenhuma freqüência, sem que se provoquem ecos não-naturais em determinadas freqüências e sem que produzam interferências ou distorções. Outro aspecto importante da acústica de uma sala é o isolamento dos sons não-desejados.

Adesão, atração entre as superfícies de dois corpos. As duas superfícies adjacentes podem ter uma composição química diferente. Convém distinguir entre adesão e coesão. A força de atração envolvida é devida a interações eletromagnéticas produzidas por variações na distribuição de elétrons nas moléculas das superfícies aproximadas.

Adsorsão, que freqüentemente se confunde com a absorção, refere-se à adesão de moléculas de gases e líquidos à superfície de sólidos porosos.

Aerodinâmica, ramo da mecânica dos fluidos que se ocupa do movimento do ar e de outros fluidos gasosos e das forças que atuam sobre os corpos que neles se movem. Alguns exemplos são o movimento de um avião através do ar, as forças que o vento exerce sobre uma estrutura e o funcionamento de um moinho de vento. Uma das leis fundamentais que regem o movimento dos fluidos é o Teorema de Bernoulli. Outro aspecto importante dessa disciplina é a resistência ao avanço que experimentam os objetos sólidos que se movem através do ar. Um exemplo são as forças de resistência que exerce o ar que flui sobre um avião e devem ser superadas pelo empuxo do reator ou das hélices. Essa resistência pode ser significativamente reduzida, empregando-se formas aerodinâmicas. O campo da supersônica ocupa-se dos fenômenos que têm lugar quando a velocidade de um sólido supera a velocidade do som no meio, geralmente ar, no qual se desloca. Ver também Propulsão a jato.

Aeropausa, termo usado para definir a região da atmosfera onde a densidade do ar é tão pequena que, para todos os efeitos práticos, pode ser desconsiderada. Não tem limite definido e consiste, simplesmente, na zona de transição entre a atmosfera e o espaço.

Ampère, unidade básica de intensidade de corrente elétrica, cujo símbolo é A. Define-se como a intensidade de uma corrente constante que, se se mantém em dois condutores paralelos retos de comprimento infinito, de seção transversal circular desprezível e situados a um metro de distância no vazio, gera uma força de 2×10-7 newtons por metro de comprimento. (1946)

Angström, unidade de medida de comprimento da onda de luz e de outras vibrações eletromagnéticas. Equivale a 10-10m, sendo muito utilizada em óptica e em técnica de raios X. A luz visível varia entre 7.500 (vermelha) e 3.900 (violeta), aproximadamente.

Antimatéria, matéria composta de partículas elementares que são imagens simétricas — em certo sentido — das partículas que formam a matéria comum que conhecemos. As antipartículas têm a mesma massa que as partículas correspondentes, mas sua carga elétrica e outras propriedades são inversas. Por exemplo, a antipartícula correspondente ao elétron, chamada pósitron, tem carga positiva, mas em todos os demais aspectos é idêntica ao elétron.

Antipróton, ver antimatéria.

Ar comprimido, ar a uma pressão superior a uma atmosfera. Pode ser usado para impulsionar um pistão, como em uma perfuratriz pneumática; para movimentar uma pequena turbina de ar, que moverá um eixo, como nos instrumentos odontológicos; ou fazê-lo expandir-se por um pequeno orifício, para produzir um jorro de alta velocidade, caso das pistolas de pintura. O ar comprimido é fonte de força para as ferramentas chamada pneumáticas, como perfuratrizes, marteletes, máquinas de rebitar e brocas. Também nas minas de carvão emprega-se o ar comprimido, para evitar que as fagulhas de ferramentas elétricas produzam explosões, fazendo incendiar-se o grisu (ver Metano). Ver também Compressor de ar.

Astrofísica, ramo da astronomia que busca a compreensão do nascimento, evolução e destino final dos objetos e sistemas celestes, baseando-se na leis físicas que os regem. Em cada objeto do sistema estudado, os astrofísicos observam as radiações emitidas em todo o espectro eletromagnético e as variações dessas emissões através do tempo (ver Espectroscopia; Radiação eletromagnética). Essa informação é interpretada depois com ajuda de modelos teóricos. Trata-se de explicar com cada um desses modelos os mecanismos pelo qual é gerada a radiação dentro e próximo de cada objeto, e como essa radiação é emitida depois pelo objeto. Ver também Cosmologia.

Átomo, a menor unidade possível de um elemento químico. Na filosofia da antiga Grécia, a palavra “átomo” era empregada para se referir à menor parte da matéria que se podia conceber. De fato, átomo significa em grego “não-divisível”.

Atrito, em mecânica, resistência ao deslizamento, rodagem ou fluxo de um corpo em relação a outro com o qual está em contato. Em líquidos e gases, o atrito intermolecular é denominado viscosidade. O atrito depende do coeficiente de fricção, que é o quociente entre a força necessária para mover duas superfícies em contato mútuo e a força que pressiona uma contra a outra. O ângulo de atrito é o ângulo necessário para que um objeto situado sobre uma superfície inclinada comece a deslizar.

Aurora (fenômeno atmosférico), luminosidade que se observa a grande altitude, geralmente acima dos 60° de latitude, embora também seja observada em outras regiões. Caso se produza no hemisfério Norte ou Sul, denomina-se aurora boreal ou aurora austral. O termo aurora polar é aplicável a ambos os casos. Os períodos de máxima e de mínima intensidade das auroras coincidem quase exatamente com os ciclos de manchas solares, que dura 11 anos (ver Sol). Também se observaram auroras na atmosfera de outros planetas, em particular em Júpiter.

Bárion, partícula pertencente à classe das partículas elementares mais pesadas, que engloba os núcleons (nêutrons e prótons) e os híperons, de maior peso e instáveis (as partículas lambda, sigma, xi e ômega). As antipartículas correspondentes são denominadas antibárions.

Barômetro, instrumento para medir a pressão atmosférica, isto é, a força por unidade de superfície exercida pelo peso da atmosfera. Um barômetro de mercúrio é formado por um tubo de vidro com cerca de 850 mm de altura, cheio de mercúrio, fechado na parte superior e aberto na inferior. Quando a ponta aberta desse tubo é colocada em um recipiente com o mesmo líquido, o nível do tubo cai para cerca de 760 mm acima do nível do recipiente. As variações na pressão atmosférica fazem com que o líquido do tubo suba ou desça ligeiramente. No barômetro aneróide, a pressão atmosférica deforma uma parede elástica que, por sua vez, move uma agulha. Freqüentemente, os barômetros são utilizados como altímetros.

Bateria, aparelho que transforma a energia química em elétrica. Também chamado de acumulador, consiste em duas ou mais pilhas eletroquímicas conectadas em série, em paralelo ou ambas.

Bell, Desigualdade de, em física, desigualdade que se pode empregar para demonstrar uma série de teorias que pretendiam ‘completar’ a mecânica quântica, as chamadas teorias locais de variáveis ocultas na realidade incompatíveis com a mecânica quântica. Como conseqüência disso, não é possível compreender a realidade quântica de uma forma puramente clássica. Ver Teoria quântica.

Bernoulli, Teorema de, princípio físico que implica a diminuição da pressão de um fluido (líquido ou gás) em movimento, quando aumenta sua velocidade. O teorema se aplica ao fluxo sobre superfícies, como as asas de um avião ou as hélices de um barco.

Bétatron, acelerador de partículas projetado para proporcionar altas energias a partículas beta (elétrons).

Binóculos, instrumento óptico que consiste de dois óculos idênticos, equipados, cada um, com uma pequena lente côncava, chamada ocular, e uma lente convexa maior chamada objetiva. Os binóculos são identificados por dois números: por exemplo 8-30. O primeiro número representa os aumentos; o segundo o diâmetro da objetiva em milímetros.

Bolômetro, instrumento usado para medir pequenas quantidades de energia difundida no raio do espectro compreendido entre as ondas luminosas e as microondas. Utiliza-se para detectar a energia irradiada por fontes distantes, sob a forma de calor.

Boltzmann, Constante de, constante física fundamental, designada como k, que relaciona a energia cinética média das partículas de um gás com a temperatura: pV = Nkt. A constante de Boltzmann, k, assim chamada em homenagem a Ludwig Boltzmann, tem um valor aproximado de 1,38 x 10-23 joules por kelvin.

Bóson, em física, partícula elementar cujo spin é igual a zero ou a um número inteiro de unidades. Ver Férmion.

Buraco Branco, local teórico de intensa gravidade, de onde a matéria e a energia surgem . Trata-se do inverso, no tempo, de um buraco negro.

Buraco Negro, região do espaço onde a matéria atinge um colapso gravitacional. De acordo com a teoria da relatividade, a gravidade em seu interior é tão intensa que nem mesmo a luz pode escapar. ( De acordo com as últimas pesquisas, o buraco negro não é tão negro assim. )

Calor, transferência de energia de uma parte a outra de um corpo, ou entre diferentes corpos, em virtude de uma diferença de temperatura. O calor sempre flui de uma zona de maior temperatura para outra de temperatura mais baixa, com o que se eleva a temperatura da segunda e se reduz a da primeira. A energia não flui de um objeto de temperatura baixa para outro de temperatura alta, a não ser que se realize trabalho.

Calor específico, quantidade de calor necessária para elevar em um grau uma unidade de massa de uma substância. No Sistema Internacional de unidades, o calor específico é expresso em joules por quilograma e kelvin. Ver Caloria.

Campo, região na qual se exerce sobre um corpo uma força gravitatória, magnética, eletrostática ou de outro tipo.

Candela, 1, intensidade luminosa, em direção perpendicular, de uma superfície de 1/ 600000 m2 de um corpo negro à temperatura de fusão da platina, sob a pressão de 101325 N/m2. (1967)

Caos, comportamento estocástico que ocorre num sistema determinístico. Nota: estocástico significa aleatório. Nesta presente forma, a definição parece um paradoxo, pois algo aleatório não tem lei e é irregular, enquanto algo determinístico é governado por uma lei exata e não passível de infração. O caos é, portanto, um comportamnto sem lei inteiramente governado pela lei.

Capacidade elétrica, relação constante entre a carga elétrica que recebe um condutor e o potencial que adquire. A unidade de medida de um capacitor (ou condensador) é o farad.

Capacitor, dispositivo que armazena carga elétrica. Também conhecido como condensador. Em sua forma mais simples, um capacitor está formado por duas placas metálicas (armaduras) separadas por uma lâmina não condutora ou dielétrico. Ao conectar uma das placas a um gerador, esta se carrega e induz uma carga de sinal oposto na outra placa. A magnitude que caracteriza um capacitor é sua capacidade, quantidade de carga elétrica que pode armazenar a uma diferença de potencial determinado. Os capacitores se utilizam junto com bobinas, formando circuitos em ressonância, nos rádios e outros equipamentos eletrônicos.

Capilaridade, elevação ou descida da superfície de um líquido na zona de contato com um sólido, por exemplo, nas paredes de um tubo capilar (de pequeno diâmetro). Depende das forças criadas pela tensão superficial e pela umidade das paredes do tubo. Conforme essas forças, o líquido poderia ascender pelo tubo. A absorção de água por uma esponja é um exemplo de ascensão capilar.

Célula solar, dispositivo eletrônico que utiliza um cristal de sulfeto de silício ou de cádmio para converter a luz do Sol em energia elétrica. Ver Bateria.

Ciclotron, o primeiro dispositivo usado para acelerar partículas subatômicas em uma trajetória curva, mediante campos elétricos e magnéticos sincronizados. Ver Aceleradores de partículas.

Circuito elétrico, trajeto ou rota de uma corrente elétrica. O termo é utilizado principalmente para definir um trajeto contínuo composto por dispositivos condutores e que inclui uma fonte de tensão que transporta a corrente pelo circuito. Um circuito deste tipo é denominado circuito fechado, e aquele no qual o trajeto não é contínuo é denominado aberto. Um curto-circuito é um circuito no qual se efetua uma conexão direta, sem resistência nem capacitância apreciáveis, entre os terminais da fonte de tensão.

Coesão, a atração entre moléculas que mantém unidas as partículas de uma substância. É diferente da adesão. A coesão é a força de atração entre partículas adjacentes dentro de um mesmo corpo. Nos líquidos, reflete-se na tensão superficial.

Condensação, em física, processo em que a matéria passa a uma forma mais densa, como ocorre na liquefação do vapor. É importante no processo de destilação e no funcionamento das máquinas a vapor. Em química, a condensação é uma reação que implica na união de átomos de moléculas diferentes para formar um composto novo e mais complexo.

Condução, transferência — através de uma substância — de eletricidade pela influência de um campo elétrico (condutor elétrico); ou de calor, por uma diferença de temperaturas (transferência de calor).

Condutor elétrico, qualquer material que ofereça pouca resistência ao fluxo de eletricidade.

Conservação, Leis de, em física, leis que afirmam que, em um sistema fechado que experimenta uma processo físico, determinadas quantidades mensuráveis permanecem constantes. O químico francês Antoine Lavoisier foi o primeiro a formular, no século XVIII, uma dessas leis, a lei da conservação da matéria ou massa. Hermann von Helmholtz, Julius Robert von Mayer e o físico britânico James Prescott Joule formularam a lei da conservação da energia, primeiro princípio da termodinâmica.

Constante de Hubble, o Universo encontra-se em expansão, e as galáxias mais distantes afastam-se de nós com uma velocidade maior que as que se encontram mais próximas. A constante de Hubble estabelece uma relação entre a distância de uma galáxia com a Terra e a velocidade com que se distancia. O valor geralmente aceito da constante de Hubble é de 100 km/seg./megaparsec.

Constante solar, intensidade da radiação solar na camada exterior da atmosfera. Seu valor médio é de 1,37 x 106 ergs/s/cm2 ou 2 cal/min/cm2. Ver Energia solar.

Convecção, transporte de calor em um fluido, por intermédio do movimento do próprio fluido.

Cor, fenômeno físico da luz ou da visão, associado aos diferentes comprimentos de onda na zona visível do espectro eletromagnético. Como sensação experimentada pelos humanos e determinados animais, a percepção da cor é um processo neurofisiológico muito complexo. A luz visível é formada por vibrações eletromagnéticas cujos comprimentos de onda vão aproximadamente de 350 a 700 nanômetros. Quando as intensidades dessas vibrações são aproximadamente iguais para todos os comprimentos de onda, a luz aparece como branco ou cinza. A cor da luz com um único comprimento de onda ou uma banda estreita de comprimentos de onda é conhecida como cor ou tonalidade pura. A tonalidade e a saturação são as duas diferenças qualitativas entre as cores físicas. A diferença quantitativa é o brilho, quer dizer, a intensidade ou energia da luz. Pode-se reproduzir qualquer sensação de cor misturando-se aditivamente diversas quantidades de vermelho, azul e verde. Por isso, conhecem-se essas cores como cores aditivas primárias. Se misturam-se luzes dessas cores primárias com intensidades aproximadamente iguais, produz-se a sensação de luz branca. Os pigmentos que dão cor à maioria dos objetos absorvem determinados comprimentos de onda da luz branca e refletem ou transmitem as demais, que são as que produzem a sensação de cor. Não se conhece bem o mecanismo pelo qual as substâncias absorvem a luz. Aparentemente, o processo depende da estrutura molecular da substância. A cor também pode ser gerada por interferência. Algumas substâncias, quando iluminadas por luz de uma determinada tonalidade, absorvem-na e irradiam luz de outra tonalidade, cujo comprimento de onda é sempre maior. Esse fenômeno é chamado fluorescência ou fosforescência. Ver também Luminescência.

Coriolis, Força de, em mecânica, força imaginária que parece atuar sobre um corpo quando este é observado de um sistema de referência em rotação. Esta força tem uma importância considerável pela sua influência sobre os ventos, as correntes oceânicas e as trajetórias de mísseis e foguetes.

Corpo negro, em física teórica, um objeto ideal que absorve toda a radiação que chega a sua superfície, sem refletir nenhuma radiação nem emitir a sua própria. Ver também Teoria quântica.

Coulomb, unidade de medida de carga elétrica.

Criogenia, estudo e utilização de materiais a temperaturas muito baixas. Essas temperaturas são obtidas pela evaporação rápida de líquidos voláteis ou pela expansão de gases confinados a pressões entre 150 e 200 atmosferas. Com essas técnicas, o físico holandês Heike Kamerlingh Onnes montou a primeira fábrica de produção de ar líquido em 1894. A temperaturas criogênicas, muitos materiais se comportam de forma diferente da que apresentam em condições normais. O mercúrio se solidifica e a borracha se torna quebradiça como o vidro. O calor específico dos gases e dos sólidos diminui de um modo que confirma as previsões da teoria quântica. A temperaturas de alguns poucos kelvins, a resistência elétrica de muito metais e metalóides — ainda que não de todos — cai a zero. Ver Supercondutividade. Entre as muitas aplicações industriais importantes da criogenia está a produção em grande escala de oxigênio e nitrogênio a partir do ar. A criogenia tornou possível o transporte comercial de gases naturais liqüefeitos. Sem ela, a pesquisa nuclear não disporia do hidrogênio e do hélio líquidos para os detectores de partículas e para os potentes eletroímãs necessários nos grandes aceleradores de partículas. Alguns dispositivos infravermelhos, masers e lasers também requerem temperaturas criogênicas. A cirurgia criogênica ou criocirurgia é utilizada no tratamento da doença de Parkinson: o tecido doente é destruído ao ser coagulado com o auxílio de uma pequena sonda criogênica. Uma técnica similar também tem sido empregada para destruir tumores cerebrais e para deter o avanço do câncer de colo do útero.

Cristal líquido, substância que se comporta ao mesmo tempo como um líquido e como um sólido. As moléculas de um cristal líquido podem deslocar-se, umas em relação às outras, com bastante facilidade, tal como as de um líquido. No entanto, todas as suas moléculas tendem a estar orientadas do mesmo modo, algo semelhante à estrutura molecular de um cristal sólido. Emprega-se nos mostradores de relógios digitais e calculadoras, televisões em miniatura, computadores portáteis e outros aparelhos.

Cromodinâmica quântica, teoria física que trata das explicações sobre o comportamento das partículas elementares chamadas quarks e glúons, que formam as partículas conhecidas como hádrons. Pretende proporcionar uma explicação para a força nuclear forte, que une as partículas para formar núcleos atômicos.

Curie, unidade de medida da radioatividade. O curie (Ci) é a atividade de uma substância radioativa na qual ocorrem 3,7 × 1010 desintegrações por segundo. O becquerel (Bq), unidade de medida de radioatividade, é a atividade de um material radioativo na qual se produz uma desintegração nuclear por segundo (1 Ci=3,7 × 1010 Bq).

Defeito de massa, diferença entre a soma das massas dos prótons e nêutrons de um núcleo atômico, medidas em separado, e a massa real do núcleo, que é menor. Corresponde, aproximadamente, a 1% do total da massa do núcleo.

Densidade, massa de um corpo por unidade de volume. Às vezes, fala-se de densidade relativa, que é a relação entre a densidade de um corpo e a densidade da água a 4 °C, que se usa como unidade.

Destilação, processo que consiste em aquecer um líquido até que seus componentes mais voláteis passem à fase de vapor e, em seguida, esfriar o vapor para recuperar estes componentes sob a forma líquida, por meio da condensação. O objetivo principal da destilação é separar uma mistura de vários componentes, aproveitando suas volatilidades diferentes, ou separar os materiais voláteis dos não voláteis.

Detectores de partículas, instrumentos que detectam — e, em muitos casos, tornam visíveis — as partículas fundamentais subatômicas (ver Átomo). Um dos primeiros detectores empregados em física nuclear foi a câmara de ionização, que é formada por um recipiente fechado que contém um gás e dois eletrodos com potenciais elétricos diferentes. As câmaras de ionização adaptadas para detectar as partículas individuais de radiação ionizante são chamadas de contadores. Um dos mais versáteis e utilizados é o contador Geiger. Outros detectores que permitem aos pesquisadores observar as trajetórias que uma partícula deixa ao passar são chamados detectores de trajetória. As câmaras de cintilação ou de bolhas são detectores de trajetória, assim como a câmara de névoa ou a de emulsões nucleares. As câmaras de emulsões nucleares se assemelham às fotográficas, mas só são ativadas por partículas carregadas. O princípio fundamental da câmara de névoa consiste em que as partículas nucleares ou atômicas carregadas produzem íons e, ao passar pelo ar saturado de vapor d’água, deixam atrás de si uma trajetória de partículas ionizadas (ver Ionização). Nas câmaras de bolhas, mantém-se um líquido em baixa pressão a uma temperatura pouco abaixo do seu ponto de ebulição. No caminho das trajetórias das partículas que passam pelo líquido, formam-se minúsculas bolhas. Na câmara de centelhas, as partículas de alta energia ionizam o ar e o gás situado entre placas ou peneiras carregadas, alternativamente, de forma positiva ou negativa. No caminho das trajetórias de ionização, saltam chispas. Fotografando-se as centelhas, pode-se visualizar o caminho das partículas. O contador de cintilação surgiu em 1947. Ao colocar o material diante de um tubo fotomultiplicador, um tipo de célula fotoelétrica, as cintilações da luz se convertem em pulsos elétricos que podem ser amplificados e registrados eletronicamente. As partículas neutras, como nêutrons e neutrinos, não podem ser detectadas diretamente por nenhum aparelho. Só indiretamente, a partir das reações nucleares que acontecem quando colidem com os núcleos de determinados átomos.

Dicroísmo, efeito óptico observado em alguns cristais coloridos, quando são iluminados com luz polarizada em um plano. Podem-se ver duas cores distintas, quando se olha o cristal de ângulos diferentes.

Dielétrico, substância ou objeto que é má condutor de eletricidade e que amortiza a força de um campo elétrico que a atravesse. A eficácia dos dielétricos se mede por sua relativa capacidade de armazenar energia e se expressa em termos de constante dielétrica. O vidro, a mica, a porcelana e os óleos minerais, que são utilizados como dielétricos, têm constantes entre 2 e 9. Ver Isolante.

Difração, em física, fenômeno em que uma onda de qualquer tipo se amplia depois de passar junto à borda de um objeto sólido ou atravessar uma fenda estreita, em lugar de seguir avançando em linha reta.

Difusão, em física, fluxo de energia ou matéria de uma região de maior concentração para outra de menor concentração, tendendo a produzir uma distribuição homogênea. A velocidade de difusão é proporcional à área da seção transversal e ao gradiente de concentração, temperatura ou carga (quando o gradiente é pequeno). Também é proporcional a uma propriedade específica da substância, que, no caso do calor ou da eletricidade, denomina-se condutividade; no caso da matéria, essa propriedade se chama difusividade ou coeficiente de difusão (ver Condutor elétrico; Calor; Resistência). Se um gás que contém dois isótopos é forçado a passar através de uma fina barreira porosa, os isótopos mais leves atravessarão a barreira mais rapidamente que os mais pesados. Essa técnica, conhecida como processo de difusão gasosa, é muito empregada para separar o urânio fissionável 235 do urânio 238 (ver Energia nuclear). Na difusão térmica, a separação se produz porque os isótopos mais pesados tendem a concentrar-se na região fria. Os processos de difusão têm uma grande importância biológica. Por exemplo, a digestão é essencialmente um processo de transformação química dos alimentos para que possam passar para a corrente sangüínea por difusão através da parede estomacal.

Dinâmica, estudo das causas do movimento dos objetos. Ver Mecânica.

Doppler, Efeito, variação aparente da freqüência de qualquer onda emitida, como luz e som, por exemplo, quando a fonte da onda se aproxima ou se afasta do observador. O efeito toma seu nome do físico austríaco Christian Doppler. Ver também Deslocamento para o vermelho.

Deslocamento para o vermelho, deslocamento para comprimentos de ondas mais longas observado na linhas do espectro de objetos celestes. Em 1929, o deslocamento para o vermelho observado nos espectros das galáxias foi relacionado com a expansão do Universo.

Eco (som), repetição de um som, produzida pela sua reflexão em um objeto.

Efeito Fotoelétrico, formação e liberação de partículas eletricamente carregadas, produzidas na matéria quando é irradiada com luz ou outra radiação eletromagnética. Esse efeito se emprega na célula fotoelétrica. O termo efeito fotoelétrico também pode referir-se a outros três processos: a fotoionização, a fotocondução e o efeito fotovoltaico. A fotoionização é a ionização de um gás pela luz ou outra radiação eletromagnética. Para isso, os fótons devem ter energia suficiente para separar um ou mais elétrons externos dos átomos de gás. Na fotocondução, os elétrons de materiais cristalinos absorvem energia dos fótons e chegam assim à faixa de níveis de energia na qual podem se deslocar livremente e conduzir eletricidade. No efeito fotovoltaico, os fótons criam pares em materiais semicondutores (ver Semicondutor).

Efeito piezelétrico, fenômeno físico pelo qual aparece uma diferença de potencial elétrico entre as faces de um cristal quando este se submete a uma pressão mecânica. Pierre Curie e seu irmão Jacques descobriram este fenômeno no quartzo e no sal de Rochelle em 1880 e o denominaram ‘efeito piezelétrico’ (do grego piezein, ‘pressionar’). Os cristais piezelétricos são utilizados em dispositivos como os transdutores, empregados na reprodução de discos e nos microfones.

Elasticidade (física), propriedade de um material que o faz recuperar seu tamanho e sua forma original depois de ser comprimido ou esticado por uma força externa. Em muitos materiais, a deformação é diretamente proporcional ao esforço. Esta relação é conhecida como lei de Hooke, assim chamada em homenagem ao físico britânico Robert Hooke. O máximo esforço que um material pode suportar antes de ficar permanentemente deformado denomina-se limite elástico.

Eletricidade, categoria de fenômenos físicos originados pela existência de cargas elétricas e pela sua interação. Quando uma carga elétrica encontra-se estacionária, ou estática, produz forças elétricas sobre as outras cargas situadas na mesma região do espaço; quando está em movimento, produz, além disso, efeitos magnéticos. Os efeitos elétricos e magnéticos dependem da posição e do movimento relativos das partículas carregadas. No que diz respeito aos efeitos elétricos, essas partículas podem ser neutras, positivas ou negativas (ver Átomo). A eletricidade se ocupa das partículas carregadas positivamente, como os prótons, que se repelem mutuamente, e das partículas carregadas negativamente, como os elétrons, que também se repelem mutuamente (ver Elétron; Próton). Em troca, as partículas negativas e positivas se atraem entre si. Esse comportamento pode ser resumido dizendo-se que cargas do mesmo sinal se repelem e cargas de sinal diferente se atraem. A força entre duas partículas com cargas q1 e q2 pode ser calculada a partir da lei de Coulomb segundo a qual a força é proporcional ao produto das cargas, dividido pelo quadrado da distância que as separa. A lei é assim chamada em homenagem ao físico francês Charles de Coulomb. Se dois corpos de carga igual e oposta são conectados por meio de um condutor metálico, por exemplo, um cabo, as cargas se neutralizam mutuamente. Essa neutralização é devida a um fluxo de elétrons através do condutor, do corpo carregado negativamente para o carregado positivamente. A corrente que passa por um circuito é denominada corrente contínua (CC), se flui sempre no mesmo sentido, e corrente alternada (CA), se flui alternativamente em um e outro sentido. Em função da resistência que oferece um material à passagem da corrente, podemos classificá-lo em condutor, semicondutor e isolante. O fluxo de carga ou intensidade da corrente que percorre um cabo é medido pelo número de coulombs que passam em um segundo por uma seção determinada do cabo. Um coulomb por segundo equivale a 1 ampère, unidade de intensidade de corrente elétrica cujo nome é uma homenagem ao físico francês André Marie Ampère. Quando uma carga de 1 coulomb se desloca através de uma diferença de potencial de 1 volt, o trabalho realizado corresponde a 1 joule. Essa definição facilita a conversão de quantidades mecânicas em elétricas.

Eletrodinâmica quântica, conjunto de equações que proporciona uma base teórica para as interações de radiação eletromagnética com os átomos e seus elétrons.

Eletroforese, movimento de partículas eletricamente carregadas através de um gás ou líquido, como resultado de um campo elétrico formado entre eletrodos submersos no meio. O processo é denominado cataforese ou anaforese, segundo o eletrodo que atrai as partículas.

Eletroímã, dispositivo que consiste em um solenóide (uma bobina cilíndrica de arame), em cujo interior coloca-se um núcleo de ferro. Se uma corrente elétrica percorre a bobina, cria-se um forte campo magnético no interior, paralelo ao eixo. Os eletroimãs são muito usados em aplicações tecnológicas. São empregados em freios e embreagens eletromagnéticos e para levantar ferro e sucata.

Elétron, tipo de partícula elementar que, junto com os prótons e os nêutrons, forma os átomos e as moléculas. Intervém em uma grande variedade de fenômenos (ver Válvula a vácuo; Tubo de raios catódicos; Raios X). Os elétrons têm uma massa em repouso de 9,109 x 10-31 kg e uma carga elétrica negativa de 1,602 x 10-19 coulombs. Sua partícula de antimatéria correspondente é o pósitron.

Elétron-volt, unidade de energia equivalente à adquirida por um elétron ao atravessar uma diferença de potencial de um volt; equivale a 1,60207 ×10-19 joules.

Eletroscópio, dispositivo que serve para detectar ou medir a carga elétrica de um objeto. O tipo mais simples é composto por dois condutores leves que se atraem e se repelem. Ver Eletricidade.

Energia, capacidade de um sistema físico para realizar trabalho. A matéria tem energia como resultado de seu movimento ou de sua posição em relação a forças que atuam sobre ela. Se está associada ao movimento, é conhecida como energia cinética, enquanto que a relacionada com a posição é a energia potencial. A energia se manifesta de várias formas: mecânica (ver Mecânica), térmica (ver Termodinâmica), química (ver Reação química), elétrica (ver Eletricidade), radiante (ver Radiação) ou atômica (ver Energia nuclear). Todas as formas de energia podem ser convertidas em outras formas, mediante os processos adequados.

Energia cinética, energia de um objeto devida a seu movimento. Depende da massa e da velocidade do objeto, de acordo com a equação E = mv2, onde m é a massa do objeto e v2 a sua velocidade elevada ao quadrado.

Energia nuclear, energia liberada durante a fissão ou fusão dos núcleos atômicos. As quantidades de energia que podem ser obtidas mediante processos nucleares superam em muito as que se pode obter mediante processos químicos, que só utilizam as regiões externas do átomo. O átomo é formado por um pequeno núcleo, carregado positivamente, rodeado de elétrons. O núcleo, que contém a maior parte da massa do átomo, é composto de nêutrons e prótons, unidos por intensas forças nucleares, muito maiores que as forças elétricas que ligam os elétrons ao núcleo. O número de massa A de um núcleo expressa o número de núcleons (nêutrons e prótons) que o núcleo contém; o número atômico Z é o número de prótons, partículas com carga positiva. A energia de ligação de um núcleo é a intensidade com que as forças nucleares mantêm ligados os prótons e nêutrons. A energia de ligação por núcleon, isto é, a energia necessária para separar do núcleo um nêutron ou um próton, depende do número de massa A. A fusão de dois núcleos leves libera milhões de elétronvolts (MeV). Também se libera energia nuclear quando se induz a fissão de um núcleo pesado.

Energia potencial, energia armazenada em um sistema, como resultado das posições relativas de seus componentes. Para proporcionar energia potencial a um sistema, é preciso realizar um trabalho. Requer-se esforço para levantar uma bola do solo, esticar uma cinta elástica ou juntar dois ímãs pelos seus pólos iguais. A energia potencial também pode transformar-se em outras formas de energia.

Entropia, medida da desordem de um sistema físico e, portanto, de sua proximidade do equilíbrio térmico. Ver Termodinâmica.

Equilíbrio, estado de um sistema cuja configuração ou propriedades macroscópicas não mudam ao longo do tempo. Por exemplo, ao se introduzir uma moeda quente em um vaso de água fria, o sistema formado pela água e pela moeda alcançará o equilíbrio térmico quando as duas tiverem a mesma temperatura. Em mecânica, um sistema está em equilíbrio quando a força ou total resultante que atua sobre um corpo e o momento resultante são nulos (ver Momento de força).

Espaço, em seu sentido mais geral, o que está caracterizado pela propriedade da extensão; em astronomia, a zona situada além da atmosfera terrestre ou do Sistema Solar. As modernas investigações matemáticas, físicas e astronômicas têm indicado que o espaço e o tempo formam, na realidade, partes de uma unidade, que os cientistas denominam de espaço-tempo.

Espaço-tempo. Ver Relatividade.

Espectro, série de cores semelhantes a um arco-íris nesta ordem: violeta, azul, verde, amarelo, alaranjado e vermelho. Produz-se ao se dividir uma luz composta, como a luz branca, em suas cores constituintes. A ciência que estuda os espectros é conhecida como espectroscopia. No século XIX, descobriu-se que além do extremo violeta do espectro podia detectar-se uma radiação invisível para o olho humano, mas com uma marcada ação fotoquímica; foi denominada radiação ultravioleta. Do mesmo modo, além do extremo vermelho do espectro detectou-se radiação infravermelha, que, embora invisível, transmitia energia, como demonstrava sua capacidade para fazer subir um termômetro. Conseqüentemente, redefiniu-se o termo espectro para incluir essas radiações invisíveis e, desde então, tem-se ampliado a abrangência da palavra para englobar as ondas de rádio, além do infravermelho, e os raios X e gama, além do ultravioleta.

Espectro eletromagnético, conjunto de radiações que emite um corpo. Somente a luz visível e algumas radiofreqüências conseguem atravessar a atmosfera da Terra e chegar à sua superfície. Os raios gama, X, ultravioleta, infravermelho e outras ondas de rádio não apresentam essa propriedade.

Espectroscopia, em física e físico-química, o estudo dos espectros. Baseia-se no fato de que cada elemento químico tem seu espectro característico. Esse fato foi observado em 1859 pelos cientistas alemães Gustav Robert Kirchhoff e Robert Wilhelm Bunsen. Kirchhoff e Bunsen desenvolveram o espectroscópio de prisma em sua forma moderna e o aplicaram às análises químicas. Esse instrumento é formado por uma fenda, pela qual entra a luz procedente de uma fonte externa, um conjunto de lentes, um prisma e uma ocular. No espectrógrafo, a ocular é substituída por uma câmera. O espectrofotômetro é usado para medir a intensidade da luz em comparação com a de uma luz procedente de uma fonte padrão. Essa comparação permite determinar a concentração da substância que produz esse espectro. A luz é emitida e absorvida em unidades minúsculas ou corpúsculos chamados fótons ou quanta. (Ver Teoria quântica). O átomo emite ou absorve um quanta de luz de uma cor determinada quando um dos seus elétrons salta de uma órbita para outra. Os componentes de uma molécula são os núcleos dos diferentes átomos que a formam e os elétrons que rodeiam cada núcleo. A emissão e a absorção de luz por parte de uma molécula correspondem a seus diferentes modos de rotação, aos modos de oscilação de seus núcleos atômicos e aos movimentos periódicos de seus elétrons nas distintas órbitas. Se é possível medir o comprimento da onda dos fótons emitidos por uma molécula ou átomo, é possível deduzir uma considerável quantidade de informações sobre sua estrutura e sobre os distintos modos de movimento periódico de seus componentes. A maioria das informações que os físicos têm sobre a estrutura do átomo foi obtida mediante espectroscopia. Os dois principais usos da análise espectral estão na química e na astrofísica. O espectro de um determinado elemento é absolutamente característico desse elemento. Quando se estimula uma substância desconhecida mediante uma chama, um arco voltaico, uma fagulha ou outro método apropriado, uma análise rápida com um espectrógrafo costuma ser suficiente para determinar a presença ou a ausência de um determinado elemento. Os espectros de absorção são, muitas vezes, úteis para identificar compostos químicos. Os métodos magnéticos de espectroscopia na região do espectro das radiofreqüências são muito úteis para proporcionar informação química sobre as moléculas e mostrar sua estrutura detalhada. Esses métodos são a ressonância magnética nuclear (RMN) e a ressonância de spin eletrônico (RSE). O estudo espectroscópico das estrelas tem proporcionado aos cientistas importantes conhecimentos teóricos. Também é muito útil para estudar objetos do Sistema Solar. Nosso conhecimento da composição da atmosfera dos planetas e dos satélites deriva, em grande parte, das observações espectroscópicas.

Espelho, dispositivo óptico, geralmente de vidro, com uma superfície lisa e polida, que forma imagens mediante a reflexão dos raios de luz (ver Óptica). O método original para fabricar espelhos de vidro consistia em recobrir uma lâmina de vidro com um amálgama de mercúrio e estanho. Além de sua utilização habitual nos lares, os espelhos são empregados em aparelhos científicos. Constituem, por exemplo, importantes componentes dos telescópios e dos microscópios.

Estabilidade, propriedade de um corpo que tende a voltar a sua posição ou movimento originais, quando o objeto sai da situação de equilíbrio ou movimento uniforme, como resultado de forças ou momentos. Em um sistema móvel ou oscilante, a estabilidade costuma exigir tanto uma força recuperadora como um fator amortecedor.

Estática, ramo da mecânica que estuda os sistemas em equilíbrio.

Éter (física e astronomia), substância hipotética que os físicos do século XIX acreditavam ser universal e imaginaram como o meio necessário para a propagação da radiação eletromagnética.

Evaporação, conversão gradual de um líquido em gás, sem que ocorra ebulição. Em temperaturas abaixo do ponto de ebulição, é possível que moléculas individuais tenham energia suficiente para escapar da superfície e passar para o espaço acima, na forma gasosa. O processo oposto é a condensação. A passagem de sólido a gás chama-se sublimação.

Exclusão, Princípio de, em física, princípio fundamental, segundo o qual duas partículas elementares de spin semi-inteiro, por exemplo, elétrons, não podem ocupar o mesmo estado quântico (estado de energia) em um átomo. O princípio explica as regularidades da lei periódica. Foi formulado em 1925 pelo físico e matemático suíço de origem austríaca Wolfgang Pauli. De acordo com a teoria quântica, os estados possíveis dos elétrons no átomo especificam-se por quatro números discretos, chamados números quânticos. Estes números quânticos não podem repetir-se em um mesmo átomo. O princípio não apenas se aplica aos elétrons dos átomos, mas também aos que se deslocam através da matéria na forma de corrente elétrica.

Fata Morgana, fenômeno em que se observa, no ar, uma imagem duplicada de um objeto, acima do objeto real.

Férmion, partícula pertencente a uma família de partículas elementares. Os férmions, entre os quais se encontram os elétrons, os prótons e os nêutrons, cumprem o princípio de exclusão, ao contrário dos bósons.

Fibra óptica, fibra ou vareta de vidro — ou outro material transparente com um índice de refração alto — que se emprega para transmitir luz. Quando a luz entra por uma das extremidades da fibra, é transmitida com muito poucas perdas, mesmo que a fibra esteja curvada. A aplicação mais simples é a transmissão de luz a lugares que seriam difíceis de iluminar. Também pode ser usada para transmitir imagens. Além disso, desenvolveram-se fibras que transmitem raios laser de alta potência para cortar e perfurar materiais.

Física, ciência que se ocupa dos componentes fundamentais do Universo, das forças que eles exercem entre si e dos efeitos dessas forças. Está estreitamente relacionada às demais ciências naturais e, de certo modo, engloba todas. A química, por exemplo, ocupa-se da interação dos átomos para formar moléculas; grande parte da geologia moderna é, em essência, um estudo da física da Terra e se conhece como geofísica; a astronomia trata da física das estrelas e do espaço exterior. Mesmo os sistemas vivos são constituídos por partículas fundamentais que seguem o mesmo tipo de leis que as partículas mais simples estudadas pelos físicos.

História

Embora as idéias sobre o mundo físico remontem à Antigüidade, a física só surgiu como um campo de estudo bem definido em princípios do século XIX. A ciência moderna surgiu após o Renascimento, no século XVI e começos do XVII, quando quatro personagens de destaque — Nicolau Copérnico, Tycho Brahe, Johannes Kepler e Galileu Galilei — conseguiram interpretar de forma muito satisfatória o comportamento dos corpos celestes. O físico britânico do século XVII/XVIII Isaac Newton, um dos maiores cientistas da história, formulou os princípios da mecânica, formulou a lei da gravitação universal, separou a luz branca em suas cores constituintes e inventou o cálculo diferencial e integral. Sua contribuição mais direta para a descrição das forças da natureza foi a explicação da força da gravidade. Ver Gravitação. Os fenômenos elétricos e magnéticos só começaram a ser compreendidos no final do século XVIII, quando principiaram os experimentos nesse campo. Em 1785, o físico francês Charles de Coulomb confirmou, pela primeira vez de forma experimental, que as cargas elétricas se atraem ou se repelem com uma intensidade inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa. A possibilidade de manter uma força eletromotriz capaz de impulsionar de forma contínua partículas eletricamente carregadas chegou com o desenvolvimento da bateria de pilha química em 1800, pelo físico italiano Alessandro Volta. O cientista francês André Marie Ampère demonstrou experimentalmente que dois cabos por onde circula uma corrente exercem uma influência mútua igual à dos pólos de um ímã. Em 1831, o físico e químico britânico Michael Faraday descobriu que podia induzir o fluxo de uma corrente elétrica num condutor em forma de espiral, não conectado a uma bateria, movendo um ímã em suas proximidades ou colocando perto outro condutor, pelo qual circulava uma corrente variável. A aparente propagação linear da luz é conhecida desde a Antigüidade. Qualquer teoria satisfatória da luz deve explicar sua origem, seu desaparecimento e suas mudanças de velocidade e direção ao atravessar diferentes meios. No século XVII, Newton ofereceu respostas parciais a essas perguntas, baseadas numa teoria corpuscular. O cientista britânico Robert Hooke e o astrônomo, matemático e físico holandês Christiaan Huygens propuseram teorias do tipo ondulatório. Não foi possível realizar nenhuma experiência cujo resultado confirmasse uma ou outra teoria. No princípio do século XIX, o físico e médico britânico Thomas Young demonstrou o fenômeno de interferência na luz. O físico francês Augustin Jean Fresnel reforçou decisivamente a teoria ondulatória. James Clerk Maxwell trouxe contribuições importantes para a compreensão da natureza da luz, ao demonstrar que sua origem é eletromagnética: uma onda luminosa corresponde a campos elétricos e magnéticos oscilantes. Um ramo da física que alcançou pleno desenvolvimento no século XIX foi a termodinâmica. Em primeiro lugar, esclareceu os conceitos de calor e temperatura, proporcionando definições coerentes e demonstrando como podiam relacionar-se com os conceitos de trabalho e energia, que até então tinham um caráter puramente mecânico. Um dos avanços mais importantres que levou à exploração do interior do átomo foi a espectroscopia. Outro progresso nesse campo foi a própria descoberta das partículas subatômicas. Dois importantes avanços obtidos no primeiro terço do século XX — a teoria quântica e a teoria da relatividade — levaram a novas descobertas e mudaram o modo de compreender a física. Einstein formulou em 1905 sua teoria da relatividade, que exigiu uma cuidadosa reformulação dos conceitos de espaço e tempo e pôs em evidência a imperfeição das noções intuitivas sobre os mesmos. O físico alemão Max Planck radicalizou ao postular que um oscilador molecular só pode emitir ondas eletromagnéticas em “pacotes” discretos, que chamou quanta ou fótons (ver Teoria quântica). Com sua teoria, introduziu uma dualidade onda-partícula na natureza da luz, que durante um século havia sido considerada um fenômeno exclusivamente ondulatório. Ernest Rutherford propôs, em 1913, um modelo de átomo com um núcleo central pesado e carregado positivamente e elétrons negativos que se moviam em órbitas ao redor do núcleo, ligadas pela atração elétrica entre as cargas opostas. O físico dinamarquês Niels Bohr postulou que nos átomos existiam certas órbitas em que os elétrons giram sem emitir radiação eletromagnética e explicou o mecanismo pelo qual os átomos emitem luz e outras ondas eletromagnéticas. Em poucos anos (aproximadamente entre 1924 e 1930), desenvolveu-se um novo enfoque teórico da dinâmica para explicar o comportamento subatômico. O novo conceito, chamado mecânica quântica ou mecânica ondulatória, começou quando o físico francês Louis de Broglie sugeriu, em 1924, que não só a radiação eletromagnética, mas também a matéria podia apresentar uma dualidade onda-partícula. O comprimento de onda, das chamadas ondas de matéria associadas com uma partícula, é dado pela equação  = h/mv, onde m é a massa da partícula e v, sua velocidade. Em 1928, o físico e matemático britânico Paul Dirac realizou uma síntese da mecânica quântica e a relatividade, que o levou a predizer a existência do pósitron e culminou com o desenvolvimento da mecânica quântica (ver Teoria quântica). A descoberta da radioatividade do urânio por Becquerel, ocorrida em 1896, também facilitou a compreensão da estrutura atômica. Nos anos seguintes, comprovou-se que a radiação dos materiais radioativos era formada por três tipos de emissões: os chamados raios alfa, beta e gama. A rápida expansão da física nas últimas décadas foi possível graças aos avanços fundamentais do primeiro terço do século XX e aos recentes avanços tecnológicos, sobretudo na informática, na eletrônica, nas aplicações da energia nuclear e nos detectores e aceleradores de partículas de altas energias. Além do elétron, do próton, do nêutron e do fóton, foram descobertas muitas outras partículas fundamentais. A teoria dominante sobre a estrutura interna das partículas elementares se baseia nos quarks, subpartículas de carga fracionária. Um próton, por exemplo, é formado por três quarks. Essa teoria foi proposta pela primeira vez em 1964, pelos físicos norte-americanos Murray Gell-Mann e George Zweig. Outro avanço importante se produziu no campo da fissão nuclear. Os físicos observaram que a fissão liberava, além de alguns nêutrons, uma grande quantidade de energia, devido à perda de massa. Esses resultados sugeriram a possibilidade de uma reação em cadeia auto-sustentada, o que foi obtido pela primeira vez em 1942, quando Fermi e seu grupo fizeram funcionar o primeiro reator atômico. Os progressos tecnológicos foram rápidos: a primeira bomba atômica foi fabricada em 1945, como resultado de um gigantesco esforço de pesquisa, liderado pelo físico norte-americano J. Robert Oppenheimer. A investigação da fonte de energia das estrelas gerou novos avanços. O físico norte-americano de origem alemã Hans Bethe demonstrou que as estrelas obtêm sua energia de uma série de reações nucleares, que acontecem a temperaturas de milhões de graus. Esse processo, batizado de fusão nuclear, foi adotado como base da bomba de fusão, ou bomba de hidrogênio, ou bomba H. Essa arma, detonada pela primeira vez em 1952, era muito mais potente que a bomba de fissão, ou bomba atômica, ou bomba A. Grande parte das pesquisas atuais busca a produção de um dispositivo de fusão controlada, não explosiva, que seria menos radioativa que um reator de fissão e que deverá proporcionar uma fonte quase ilimitada de energia. Ver Energia nuclear. Um avanço recente é o laser, acrônimo da expressão em inglês para “amplificação de luz por emissão estimulada de radiação”. Num laser, cuja substância ativa pode ser um gás, um líquido ou um sólido, um grande número de átomos é excitado até um nível elevado de energia e essa energia é liberada simultaneamente, com o que se produz luz coerente em que todas as ondas estão na mesma fase. O laser foi desenvolvido nas décadas de 1950 e 1960, pelo engenheiro e inventor norte-americano Gordon Gould e pelos físicos norte-americanos Charles Hard Toenes, T. H. Maiman, Arthur Schawlow e Ali Javan. É um instrumento muito potente para a ciência e a tecnologia, com aplicações em comunicações, medicina, navegação, metalurgia, fusão e corte de materiais. Desde a II Guerra Mundial, os astrônomos têm feito muitas descobertas importantes, como os quasares, os pulsares (ver Estrela) e a radiação de fundo. Tais descobertas, que não podem ser totalmente explicadas pela física atual, têm estimulado o avanço da teoria em campos como a gravitação e a física de partículas.

Física da matéria condensada, estuda os líquidos e os sólidos, incluindo os sólidos cristalinos e os materiais de estrutura irregular, como vidros, cerâmicas, materiais orgânicos, polímeros ou materiais compostos. Alguns exemplos da pesquisa em física da matéria condensada, uma disciplina que ganhou importância no século XX, são o emprego da difração de raios X para estudar os cristais (a partir de 1910, aproximadamente), o descobrimento dos semicondutores na década de 1920 e a teoria microscópica da supercondutividade na década de 1950. Essas pesquisas conduziram ao desenvolvimento de dispositivos muito importantes, como os transistores, a fibra óptica e os lasers de semicondutores. A tecnologia do século XXI provavelmente se caracterizará pelo uso de novos materiais com propriedades diferentes, descobertos por pesquisadores em física da matéria condensada.

Física nuclear, estudo dos núcleos atômicos, especialmente os núcleos radioativos (ver Radioatividade), e suas reações com os nêutrons e outros núcleos (ver Átomo). Inclui também o estudo das reações nucleares nas quais se colocam amostras dentro dos reatores nucleares para produzir um alto fluxo de nêutrons (ver Energia nuclear). As técnicas de física nuclear são freqüentemente utilizadas para analisar materiais, rastreando elementos presentes em quantidades ínfimas. Podem-se medir (sem separação química) quantidades tão pequenas quanto 1 nanograma (10-9 g) de cerca de 35 elementos, em materiais como o solo, as pedras, os meteoritos e as amostras lunares. Outras aplicações importantes da física nuclear são o desenvolvimento de métodos para produzir materiais radioativos utilizados para diagnósticos e tratamentos médicos. Também se desenvolveram traçadores radioativos, usados para estudar o comportamento químico dos elementos e outras pesquisas que empregam proporções diminutas de material.

Fissão nuclear, divisão de um núcleo atômico em dois fragmentos de tamanho semelhante. Ver Energia nuclear.

Fluido, substância que cede imediatamente a qualquer força tendente a alterar sua forma e por isso adapta-se à forma do recipiente. Podem ser líquidos ou gases. Ver Gás.

Fluorescência, emissão de luz por uma substância, em resposta a um estímulo, e que cessa quase imediatamente ao desaparecer sua causa. Ver Luminescência.

FM. Ver Freqüência modulada.

Freqüência modulada, sistema de transmissão de rádio no qual a onda portadora é modulada de forma que sua freqüência varie segundo o sinal de áudio transmitido. O primeiro sistema operativo de comunicação radiofônica foi descrito pelo inventor norte-americano Edwin H. Armstrong en 1936. Esse sistema dificilmente é afetado pelas interferências e descargas estáticas, e as emissoras de FM podem trabalhar em faixas de freqüência muito altas.

Fônon, em física do estado sólido, unidade quântica de energia vibracional, análoga à unidade de energia luminosa chamada fóton. Os átomos dos sólidos vibram como resultado do que pode ser considerado ondas térmicas, ou ondas curtas de som, que se deslocam pelo sólido. Ver Teoria quântica.

Força, em física, qualquer ação ou influência que modifica o estado de repouso ou de movimento de um corpo. A força é um vetor, o que significa que tem módulo, direção e sentido. Quando várias forças atuam sobre um corpo, elas se somam vetorialmente, para dar lugar a uma força total ou resultante. No Sistema Internacional de unidades, a força é medida em newtons. Um newton (N) é a força que proporciona a um objeto de 1 kg de massa uma aceleração de 1 m/s2.

Força centrífuga, força imaginária que tende a afastar um corpo de um centro. Na realidade, esta força não existe. Ela geralmente é confundida com a saída pela tangente de um corpo em que se parou de aplicar a força centrípeta. Ver Força centrípeta.

Força centrípeta, força dirigida para um centro, que faz com que o objeto se desloque numa trajetória circular. Por exemplo, suponhamos que amarremos uma bola em uma corda e a façamos girar em círculo a velocidade constante. A bola se move numa trajetória circular, porque a corda exerce sobre ela uma força centrípeta. Se cortássemos a corda repentinamente, a bola deixaria de estar submetida à força centrípeta e seguiria avançando segundo a tangente à trajetória circular (se não levarmos em conta a força da gravidade).

Fotocondutividade, capacidade de alguns corpos tornarem-se condutores sob a influência da luz.

Fotometria, medida da intensidade luminosa de uma fonte de luz, ou da quantidade do fluxo luminoso que incide sobre uma superfície (ver Lúmen). A fotometria é importante em fotografia, astronomia e engenharia de iluminação (ver Iluminação elétrica). Os instrumentos utilizados para a fotometria são denominados fotômetros. Os que medem toda a energia radiante, e não apenas a radiação visível, são chamados radiômetros.

Fóton, quantidade mínima de energia da luz ou de outra radiação eletromagnética. A energia E de um fóton se expressa pela equação E = h , onde h é uma constante universal (a constante de Planck) e  é a freqüência.

Freqüência, termo empregado em física para indicar o número de vezes que se repete em um segundo qualquer fenômeno periódico. Expressa-se em hertz (Hz). Uma freqüência de 1 Hz indica que ocorre um ciclo ou oscilação por segundo. A unidade se chama assim em homenagem ao físico alemão Heinrich Rudolf Hertz.

Fusão, mudança de uma substância do estado sólido para o líquido por aplicação de calor. Quando uma substância se encontra em sua temperatura de fusão, o calor aplicado é absorvido pela substância durante sua transformação (calor de fusão). Ver Ponto de solidificação.

Fusão (nuclear). Ver Energia nuclear.

Garrafa térmica, recipiente formado por duas paredes de vidro com um vácuo quase perfeito entre elas. Utilizado na residência e na indústria, a denominação aplica-se ao recipiente cujo objetivo é manter o conteúdo a uma temperatura quase constante. Ver Isolante.

Gás, substância em um dos três estados da matéria comum, que são o sólido, o líquido e o gasoso. Os gases expandem-se livremente até encher o recipiente que os contém, e sua densidade é muito menor que a dos sólidos e a dos líquidos. A teoria atômica da matéria define os estados, ou fases, de acordo com a ordem que envolvem. As moléculas têm uma certa liberdade de movimentos no espaço. Esses graus de liberdade microscópicos estão relacionados com o conceito macroscópico de ordem. As moléculas de um sólido estão dispostas em uma rede e sua liberdade está restrita a pequenas vibrações em torno dos pontos dessa rede. Em troca, um gás não tem uma ordem espacial macroscópica. Suas moléculas se movem aleatoriamente e só estão limitadas pelas paredes do recipiente que as contém. A temperaturas baixas e pressões altas (ou volumes reduzidos), as moléculas de um gás passam a ser influenciadas pela força de atração das outras moléculas e todo o sistema entra em um estado de alta densidade e adquire uma superfície limite. Isso acarreta a entrada no estado líquido. O processo é conhecido como transição de fase ou mudança de estado.

Geiger, Contador, instrumento que detecta a passagem de partículas subatômicas eletricamente carregadas através de um tubo em que criam um campo elétrico intenso.Ver Detectores de partículas.

Giroscópio, qualquer corpo em rotação que apresente duas propriedades fundamentais: a inércia giroscópica ou “rigidez no espaço” e a precessão. Inércia é a tendência de um corpo a continuar em estado de repouso ou movimento uniforme se não está submetido a forças externas. Precessão é a inclinação do eixo em um ângulo reto ante qualquer força que tenda a mudar o plano de rotação. Geralmente, o termo giroscópio aplica-se a objetos esféricos ou em forma de disco montados em um suporte cardinal, de forma a que possam girar livremente em qualquer direção. Esses instrumentos são usados para demonstrar as propriedades anteriores ou para indicar movimentos no espaço. Às vezes, dá-se o nome de girostato ao giroscópio que só pode mover-se em torno de um eixo de rotação. Esta forma é a empregada em quase todas as aplicações práticas do giroscópio. Às vezes, acrescenta-se o prefixo giro ao nome da aplicação, por exemplo giroestabilizador, girocompasso ou giropiloto. Os giroscópios são empregados como bússola na maioria dos navios oceânicos e na aeronáutica. Nos aviões, há um giroscópio vertical, que detecta o balanço, e um direcional, que indica as mudanças de rumo.

Glúon, partícula subatômica hipotética que transmite a força de atração entre os quarks. O ramo da física que estuda estes fenômenos é conhecido como cromodinâmica quântica. Ver também Partículas elementares.

Gravitação, propriedade de atração mútua comum a todos os corpos materiais. Às vezes se utiliza como sinônimo de gravidade, embora esta palavra se refira à força gravitacional entre a Terra e os objetos situados próximo a ela. A lei geral da gravitação, formulada pela primeira vez pelo físico britânico Isaac Newton, em 1684, afirma que a atração gravitacional entre dois corpos é diretamente proporcional ao produto das massas de ambos os corpos e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles.

Hádron, qualquer membro de uma extensa família de partículas elementares que interagem por meio da chamada força nuclear forte. Entre os hádrons, existem os mésons e os bárions. Os primeiros incluem o píon e o cáon, mais leves. Os bárions são partículas mais pesadas, entre as quais figuram os prótons, os nêutrons e os híperons.

Hidrodinâmica. Ver Mecânica de fluidos.

Hidrostática. Ver Mecânica de fluidos.

Holograma, imagens fotográficas tridimensionais. As imagens são criadas sem nenhuma lente, motivo pelo qual esta técnica é denominada holografia ou fotografia sem lente. Os princípios teóricos foram desenvolvidos em 1947 pelo físico britânico de origem húngara Dennis Gabor. A primeira produção real de hologramas ocorreu no início dos anos 60, quando já se dispunha do laser. No fim dos anos 80, iniciou-se a fabricação de hologramas em cores, assim como a dos que cobriam desde a região do espectro das microondas até os raios X. Também foram criados hologramas ultra-sônicos, nos quais são utilizadas usando ondas de som.

Iluminação elétrica, iluminação mediante qualquer dos numerosos dispositivos que convertem a energia elétrica em luz.

História

Os primeiros experimentos foram realizados pelo químico britânico Humphry Davy, que fabricou arcos elétricos e provocou a incandescência de um fino fio de platina no ar ao fazer passar uma corrente através dele. A partir de 1840 foram patenteadas várias lâmpadas incandescentes, mas nenhuma teve êxito comercial até que o inventor norte-americano Thomas Alva Edison lançou sua lâmpada de filamento de carbono em 1879. Charles Francis Brush produziu a primeira lâmpada de arco que se comercializou em 1878. Em 1907 os filamentos de carbono foram substituídos por filamentos de volfrâmio, e em 1913 se desenvolveram as lâmpadas incandescentes cheias de gás. A lâmpada fluorescente foi criada em 1938.

Indução (eletricidade), geração de corrente elétrica em um condutor em movimento no interior de um campo magnético (daí ser também chamada de indução eletromagnética). O efeito foi descoberto por Michael Faraday e levou ao desenvolvimento do gerador elétrico rotativo, que converte o movimento mecânico em energia elétrica. Ver Geração e transmissão de eletricidade.

Inércia, propriedade da matéria que faz com que ela resista a qualquer mudança em seu movimento. Esta propriedade é descrita com precisão na lei do movimento de Newton. Um objeto em repouso tende a permanecer nesta condição; e um objeto em movimento tende a prosseguir em linha reta. A inércia de um objeto diante de uma translação é determinada por sua massa. Diante de uma rotação, a inércia do objeto é determinada por seu momento de inércia.

Infravermelhos, Raios, emissão de energia em forma de ondas eletromagnéticas na faixa do espectro situada imediatamente após a zona vermelha de radiação visível. O comprimento de onda dos raios infravermelhos é menor que o das ondas de rádio e maior que o da luz visível. Oscila entre aproximadamente 10-6 e 10-3 metros. Ver Radiação eletromagnética. Utilizam-se os raios infravermelhos para obter imagens de objetos distantes ocultos pela bruma atmosférica, que dispersa a luz visível, mas não esta radiação.

Interferência, efeito que se produz quando duas ou mais ondas se superpõem ou se entrecruzam. Quando isso ocorre, a amplitude (intensidade ou tamanho) da onda resultante depende das freqüências, fases relativas e amplitudes das ondas iniciais. A interferência das ondas de luz causa, por exemplo, as irisações que se vêem às vezes nas bolhas de sabão. As ondas de rádio interferem entre si quando ricocheteiam nos edifícios das cidades, o que provoca distorções no sinal. Ver também Acústica; Radiação eletromagnética; Óptica.

Interferômetro, instrumento que emprega a interferência de ondas de luz para a medida ultra-precisa de comprimentos de onda da própria luz, de distâncias pequenas e de determinados fenômenos ópticos. O princípio do interferômetro foi estendido a outros comprimentos de onda e, atualmente, está generalizado seu uso em radioastronomia.

Isolante, qualquer material que conduz mal o calor ou a eletricidade e que se emprega para interromper seu fluxo.

Isolantes elétricos

Os materiais usados como isolantes sempre conduzem um pouco de eletricidade, mas apresentam uma resistência à passagem da corrente até 2,5 x 1024 vezes maior que a dos bons condutores elétricos, como a prata e o cobre. Alguns materiais, como o silício e o germânio, comportam-se como semicondutores e são a matéria básica dos transistores.

Isolantes térmicos

Os materiais de isolamento térmico são utilizados para reduzir o fluxo de calor entre zonas quentes e frias. O isolamento térmico pode cumprir uma ou mais dessas três funções: reduzir a condução térmica, as correntes de convecção térmica e a transferência de calor por radiação.

Isômeros, moléculas ou grupos de moléculas, com composições químicas idênticas, mas que diferem na disposição dos átomos. Os isômeros nucleares têm o mesmo número de prótons e nêutrons, mas diferem em seu estado energético. Ver Radioatividade.

Isótopo, uma das duas ou mais variedades de um átomo que têm o mesmo número atômico, constituindo assim o mesmo elemento, mas que diferem no número de prótons. Ver Átomo. A maioria dos elementos em estado natural consiste em uma mistura de dois ou mais isótopos. Os isótopos radioativos artificiais, conhecidos também como radioisótopos, são obtidos pelo bombardeio de átomos existentes na natureza por partículas nucleares nos aceleradores de partículas. A separação dos isótopos de um mesmo elemento é difícil. Entre os métodos mais eficazes, encontram-se: a centrifugação, a destilação fracionada, a difusão térmica, a eletrólise, a difusão gasosa e a separação eletromagnética. Todos estes métodos dependem da pequena diferença na massa dos isótopos a serem separados. Em todos os processos, exceto no eletromagnético, a separação dos isótopos implica em uma série de fases, separando, de maneira sucessiva, a fração com maior conteúdo do isótopo desejado. Desde 1972, vem sendo desenvolvida a separação por laser para enriquecer o urânio e o plutônio, visando sua utilização em usinas e armas nucleares respectivamente.

Isótopos radiativos, isótopos que emitem algum tipo de radiação. Ver Radioatividade.

Kepler, leis, Kepler enunciou as três leis que explicam o movimento dos corpos celestes entre 1609 e 1619. São as seguintes: os planetas se movem em órbitas elípticas, ocupando o Sol um dos dois focos; o raio vetor, ou linha imaginária que une o centro do planeta com o centro do Sol, descreve superfícies iguais em tempos também iguais; e os quadrados dos períodos siderais dos planetas são proporcionais ao cubo de suas distâncias médias do Sol.

Laser, dispositivo de amplificação de luz por emissão estimulada de radiação. Amplifica a luz e produz feixes de luz coerente; sua freqüência vai desde o infravermelho até os raios X. Um feixe de luz é coerente quando suas ondas, ou fótons, se propagam em fase (ver Interferência). Isso faz com que a luz laser seja extremamente intensa, muito direcionável e com uma grande pureza de cor (ver Freqüência). Os lasers obrigam os átomos a armazenar luz e os estimulam mediante fótons externos, para que emitam a energia armazenada em um processo conhecido como emissão estimulada. Esse processo foi descrito pela primeira vez por Albert Einstein. Segundo o meio que empregam, denominam-se de estado sólido, de gás, de líquido ou de semicondutores. Entre os usos mais comuns dos últimos estão os reprodutores de som de CDs e as impressoras a laser. Os lasers são usados para perfurar diamantes, recortar componentes microeletrônicos, aquecer chips semicondutores, cortar modelos de roupas, sintetizar novos materiais, tentar induzir a fusão nuclear controlada (ver Energia nuclear) e para detectar os movimentos da crosta terrestre e efetuar medições geodésicas. Como a luz de um laser pode viajar longas distâncias pelo espaço exterior com uma pequena redução da intensidade do sinal, resultam ideais para as comunicações espaciais.

Lei de Ohm. Ver Circuito elétrico.

Lente, em sistemas ópticos, disco de vidro ou outra substância transparente cuja forma faz com que refrate (ver Óptica) a luz procedente de um objeto e forme uma imagem real ou virtual deste. As lentes de contato e as dos óculos corrigem defeitos visuais. Também se utilizam lentes na câmera fotográfica (ver Fotografia), no microscópio, no telescópio e em outros instrumentos ópticos. As características ópticas das lentes são determinadas pela distância focal e a relação entre a distância focal e o diâmetro da lente. A distância focal é a distância do centro da lente à imagem que forma de um objeto situado a distância infinita. É medida em unidades de comprimento normais ou em dioptrias, que correspondem ao inverso da distância focal medida em metros.

Lépton, representante de uma classe de partículas elementares que não interagem por meio da força nuclear forte. São eletricamente neutras ou têm carga unitária, e são férmions. Os léptons englobam o elétron, o múon, o rau e os neutrinos.

Líquidos, substâncias em um estado da matéria intermediário entre os estados sólido e gasoso. As moléculas dos líquidos não estão tão próximas quanto as dos sólidos, mas estão menos separadas que as dos gases. Caracterizam-se por uma resistência à fluidez chamada viscosidade. São caraterísticos de cada líquido o ponto de ebulição, o ponto de solidificação e o calor de vaporização (o calor necessário para transformar em vapor uma determinada quantidade do líquido). Ver Evaporação.

Luminescência, emissão de luz não causada por combustão, mas sim por certos materiais que absorvem energia e podem emiti-la em forma de luz. Se o intervalo entre absorção e emissão é curto, o processo se denomina fluorescência; quando o intervalo é longo, fosforescência. As telas das televisões são recobertas por materiais fluorescentes, que brilham ao serem estimulados por um raio catódico (ver Tubo de raios catódicos). A fotoluminescência se produz quando determinados materiais são irradiados com luz visível ou ultravioleta. Ver também Luz; Radiação.

Luz, forma de radiação eletromagnética numa determinada categoria de freqüências que podem ser detectadas pelos olho humano. As diferentes sensações de cor correspondem à luz que vibra com diferentes freqüências, que vão desde aproximadamente 4 x 1014 vibrações por segundo na luz vermelha até 7,5 x 1014 vibrações por segundo na luz violeta. Isaac Newton descreveu a luz como uma emissão de partículas e Christiaan Huygens desenvolveu a teoria de que se desloca com um movimento ondulatório. A teoria quântica afirma que a luz se comporta em alguns casos como partícula e em outros, como onda. Neste segundo caso, a onda vibra perpendicularmente à direção da propagação; por isso, a luz pode polarizar-se em duas ondas perpendiculares entre si (ver Óptica). A velocidade da luz no vácuo é de 299.792.458 m/s. A luz tem um efeito importante em muitos compostos químicos. As plantas, por exemplo, usam a luz solar para realizar a fotossíntese, e a exposição de determinados compostos de prata à luz faz com que se escureçam na presença de outros compostos químicos, característica empregada na fotografia.

Ver Iluminação elétrica; Interferência; Interferômetro; Laser.

Luz negra, termo habitualmente aplicado à radiação ultravioleta e aos raios infravermelhos.

Mach, Número de, em aerodinâmica e mecânica de fluidos, quociente entre a velocidade de um objeto e a do som no dito fluido. Chama-se assim em homenagem ao físico e filósofo austríaco Ernst Mach.

Magnetismo, um dos aspectos do eletromagnetismo, que é uma força fundamental da natureza que afeta os corpos carregados eletricamente. As forças magnéticas são produzidas pelo movimento de partículas carregadas, o que indica sua estreita relação com a eletricidade. O marco que une ambas as forças se denomina teoria eletromagnética (ver Radiação eletromagnética). A manifestação mais conhecida do magnetismo é a força de atração ou repulsão que atua entre os materiais magnéticos, como o ferro. A unificação plena das teorias da eletricidade e do magnetismo se deve ao físico britânico James Clerk Maxwell, que predisse a existência de ondas eletromagnéticas e identificou a luz como um fenômeno eletromagnético. Uma barra imantada ou um cabo que transporta corrente podem influenciar outros materiais magnéticos sem tocá-los fisicamente, porque os objetos magnéticos produzem um campo magnético que costuma ser representado por linhas de força. Esses campos agem sobre os materiais magnéticos e as partículas carregadas em movimento. Uma das classificações dos materiais magnéticos divide-os segundo sua reação ante um campo magnético, em diamagnéticos (quando se induz neles um momento magnético de sentido oposto ao campo magnético), em paramagnéticos (quando o campo magnético aplicado alinha todos os momentos magnéticos já existentes nos átomos ou nas moléculas individuais que compõem o material) e em ferromagnéticos (os que, como o ferro, mantêm um momento magnético, inclusive quando o campo externo é nulo). Têm surgido numerosas aplicações do magnetismo e dos materiais magnéticos. O eletroímã, por exemplo, é a base do motor elétrico e do transformador. O desenvolvimento de novos materiais magnéticos tem influído notavelmente na revolução dos computadores. Também são componentes importantes das fitas e discos para armazenar dados. Os trens de levitação magnética usam poderosos ímãs para flutuar acima dos trilhos e evitar o atrito. No exame mediante ressonância magnética nuclear, uma importante ferramenta de diagnóstico empregada pelos médicos, utilizam-se campos magnéticos de grande intensidade. Os ímãs supercondutores são empregados nos aceleradores de partículas mais potentes.

Magnéton de Bohr, número que exprime a magnitude do momento magnético intrínseco do elétron devido a seu spin. Chamado assim em homenagem a Niels Bohr, tem um valor de 9,274 x 10-24 ampères por metro quadrado.

Manômetro. Ver Pressão.

Massa, propriedade intrínseca de um corpo, que mede sua inércia. Não é a mesma coisa que peso, que mede a atração exercida pela Terra sobre uma massa determinada (Ver Gravitação). O peso varia segundo a posição da massa em relação à Terra, mas é proporcional à massa. Duas massas iguais situadas em um mesmo ponto de um campo gravitacional têm o mesmo peso.

Matéria, termo geral que se aplica a tudo que ocupa espaço e tem atributos de gravidade e inércia. Ver Massa; Antimatéria.

Mecânica, ramo da física que se ocupa do movimento dos objetos e de suas respostas às forças. As descrições do movimento começam com uma definição cuidadosa de grandezas como o movimento, o tempo, a velocidade, a aceleração, a massa e a força. Pode ser dividida em dois grandes ramos: cinemática e dinâmica. A cinemática ocupa-se da descrição do movimento, sem levar em conta suas causas. Existem vários tipos especiais de movimento fáceis de descrever. Em primeiro lugar, aquele no qual a velocidade é constante: a distância d percorrida é igual ao produto da velocidade pelo tempo: d = vt. Outro tipo especial é aquele no qual se mantém constante a aceleração. A distância percorrida é d = at2. O movimento circular é outro tipo de movimento simples. Ocorre se um objeto se move com velocidade linear constante, mas a aceleração forma sempre um ângulo reto com sua velocidade: a aceleração está dirigida para o centro do círculo e se denomina aceleração normal ou centrípeta (ver Força centrípeta). Seu valor é a = v2/r. A dinâmica estuda como e por que os objetos se aceleram, para o que tem de definir a força e a massa. Estas podem definir-se em função de um destes dois efeitos: uma força pode deformar algo, como uma mola, ou acelerar um objeto. Se um objeto está em equilíbrio, a força total e o momento total exercidos sobre ele devem ser zero (ver Momento de força). As três leis do movimento formuladas por Newton estabeleceram as bases da dinâmica. A primeira afirma que, se a soma vetorial das forças que atuam sobre um objeto é zero, o objeto permanecerá em repouso ou seguirá se movendo em velocidade constante. A segunda postula que a aceleração será proporcional à magnitude da força total e terá a mesma direção e o mesmo sentido desta. A constante de proporcionalidade é a massa m do objeto F = ma. No Sistema Internacional de unidades, a aceleração é medida em metros por segundo ao quadrado; a massa m se mede em quilogramas, e a força F, em newtons. A terceira lei diz que, quando um objeto exerce uma força sobre outro, este outro exerce também uma força sobre o primeiro. Esta, chamada força de reação, deve ter a mesma grandeza, mas sentido oposto. A magnitude denominada energia une todos os ramos da física. No âmbito da mecânica, deve-se aplicar energia para realizar trabalho; o trabalho é definido como o produto da força pela distância que percorre um objeto na direção da força. A energia e o trabalho são expressos na mesma unidade, como, por exemplo, joules ou ergs.

Mecânica de fluidos, parte da física que se ocupa da ação dos fluidos em repouso ou em movimento, assim como das aplicações e mecanismos de engenharia que os utilizam. A mecânica de fluidos é fundamental em campos tão diversos como a aeronáutica (ver Avião), a engenharia química, civil e industrial, a meteorologia, a construção naval (ver Navios e construção naval) e oceanografia. Pode ser subdividida em dois campos principais: a estática dos fluidos, ou hidrostática, que se ocupa de fluidos em repouso, e a dinâmica de fluidos, que trata de fluidos em movimento. O termo “hidrodinâmica” aplica-se ao fluxo de líquidos ou ao fluxo de gases a baixa velocidade em que o gás é essencialmente incompressível. A hidráulica lida principalmente com a utilização da pressão da água ou do óleo em engenharia.

Entre as aplicações da mecânica de fluidos estão a propulsão a jato, as turbinas, os compressores e as bombas (ver Ar comprimido).

Estática dos fluidos

Uma característica fundamental de qualquer fluido em repouso é que a força exercida sobre qualquer partícula do fluido é a mesma em todas as direções. Esse conceito é conhecido como lei de Pascal. Quando a gravidade é a única força que atua sobre um líquido colocado num recipiente aberto, a pressão em qualquer ponto do líquido é diretamente proporcional à profundidade do ponto, e é independente do tamanho ou forma do recipiente. O segundo princípio importante da estática dos fluidos foi descoberto por Arquimedes. O princípio de Arquimedes afirma que todo corpo submerso num fluido experimenta uma força para cima igual ao peso do fluido deslocado por aquele corpo. Isso explica como um navio pesado consegue flutuar. Também permite determinar a densidade de um objeto cuja forma seja tão irregular que seu volume não possa ser medido diretamente.

Dinâmica de fluidos

Lida com as leis dos fluidos em movimento. O primeiro avanço importante foi feito por Evangelista Torricelli, que relacionou a velocidade de saída de um líquido pelo orifício de um recipiente com a altura do líquido situado acima de tal orifício (teorema de Torricelli). O grande avanço seguinte no desenvolvimento da mecânica de fluidos teve que aguardar a formulação das leis do movimento pelo matemático e físico inglês Isaac Newton. Essas leis foram aplicadas aos fluidos pelo matemático suíço Leonhard Euler. Ele foi o primeiro a reconhecer que as leis da dinâmica de fluidos só podem expressar-se de forma relativamente simples se se supõe que o fluido é incompressível e ideal, isto é, se se pode ignorar os efeitos do atrito e a viscosidade. Mas como esse nunca é o caso de fluidos reais em movimento, os resultados de tal análise só podem servir como uma estimativa para os fluxos em que os efeitos da viscosidade são pequenos. Tais fluidos seguem os princípios do teorema de Bernoulli.

Méson, uma das classes de hádron. Inclui o píon e o cáon. Ver Partículas elementares.

Metro, 1, comprimento igual a 1650763,73 comprimentos de onda no vácuo da radiação correspondente à transição entre os níveis 2p10 e 5d5 do átomo de criptônio 86.

Microfone, dispositivo que se utiliza para transformar a energia do som em energia elétrica, durante o processo de gravação e reprodução de som. Alexander Graham Bell criou em 1876 o primeiro microfone, durante a construção do telefone. Existem vários modelos de microfones, entre os quais o microfone de carvão, o microfone de cristal, os microfones de fita, os de bobina móvel e o microfone de condensador de eletretos. As características mais importantes de qualquer microfone são sua resposta em freqüência, direcionalidade, sensibilidade e imunidade às perturbações externas, como golpes ou vibrações.

Microondas, ondas eletromagnéticas de rádio, situadas entre os raios infravermelhos e as ondas de rádio convencionais (ver Radiação eletromagnética). Seu comprimento de onda varia de aproximadamente 1 mm até 30 cm. Têm aplicações em rádio e televisão, radares, meteorologia, comunicações via satélite, medição de distâncias, pesquisa das propriedades da matéria e no cozimento de alimentos.

Modulação. Ver Rádio.

Mola, dispositivo que experimenta uma deformação reversível quando uma força é aplicada sobre ele (ver Elasticidade). Utiliza-se para pesar objetos (ver Peso) ou para armazenar energia, como nos relógios de corda.

Momento de força, em física, medida do efeito de rotação causado por uma força. É igual à grandeza da força multiplicada pela distância ao eixo de rotação, medida perpendicularmente à direção da força (ver Alavanca). Em vez de descrever a dinâmica de rotação em função do momento das forças, pode-se fazê-lo com base em pares de forças. Um par de forças é um conjunto de duas forças iguais e de sentido contrário aplicadas em pontos diferentes.

Moto-contínuo, hipótese imaginária que considerava a possibilidade de um sistema realizar trabalho contínuo por período indefinido, uma vez posto em marcha. Qualquer sistema isolado acaba por se deter, devido a diversas formas de atrito. Ver Termodinâmica.

Motores e geradores elétricos, grupo de aparelhos utilizados para converter a energia mecânica em elétrica ou vice-versa. Chama-se gerador, alternador ou dínamo a máquina que converte energia mecânica em eletricidade, e motor aquela que converte a energia elétrica em mecânica. O princípio básico é a indução eletromagnética descoberta por Michael Faraday. Se um condutor se move através de um campo magnético, de intensidade variável, induz-se naquele uma corrente. O princípio oposto foi observado por André Marie Ampère. Se uma corrente passa através de um condutor dentro de um campo magnético, este exercerá uma força mecânica sobre o condutor. Os motores e geradores têm duas unidades básicas: o campo magnético, que é o eletromagneto com suas bobinas, e a armadura – a estrutura que sustenta os condutores que cortam o campo magnético, e transporta a corrente induzida em um gerador, ou a corrente de excitação, no caso do motor. Em geral, a armadura é um núcleo de ferro doce laminado, ao redor do qual se enrolam, em bobinas, os cabos condutores.

Geradores de corrente contínua

Se uma armadura gira em um campo fixo, a corrente induzida se move em uma direção durante a metade de cada revolução; e em outra direção durante a outra metade. Para produzir um fluxo constante da corrente em uma direção, ou contínuo, utilizam-se retificadores, por exemplo, de diodos.

Motores de corrente contínua

Quando a corrente passa através da armadura de um motor de corrente contínua, a reação magnética provoca a rotação da armadura. A velocidade com que o motor funciona depende da intensidade do campo magnético; assim, a velocidade dos motores pode ser controlada pela variação da corrente do campo.

Geradores de corrente alternada (alternadores)

Um gerador simples sem comutadores retificadores produzirá uma corrente elétrica que muda de direção à medida em que a armadura gira. Como a corrente alternada apresenta vantagens na transmissão da energia elétrica, são desse tipo a maioria dos geradores elétricos. A freqüência da corrente fornecida por um alternador é igual à metade do produto do número de pólos e o número de revoluções por segundo da armadura. Esse tipo de corrente se chama corrente alternada monofásica. Quando se agrupam três bobinas de armadura em ângulos de 120°, produz-se uma corrente em forma de onda tripla, conhecida como corrente alternada trifásica.

Motores de corrente alternada

Há dois tipos básicos de motores que funcionam com corrente alternada trifásica: os motores síncronos e os de indução. No síncrono, os magnetos do campo são montados sobre um rotor e se excitam por corrente contínua. As bobinas da armadura estão divididas em três partes e alimentadas por uma corrente alternada trifásica. A variação das três ondas de corrente na armadura provoca uma reação magnética variável e faz com que o campo gire a uma velocidade constante. No motor de indução, a armadura consiste em três bobinas fixas. O rotor consiste de um núcleo com uma série de condutores ao seu redor. O fluxo da corrente trifásica dentro das três bobinas gera um campo magnético rotativo e este induz a corrente nos condutores do rotor. A reação eletromagnética entre ambos faz com que o rotor gire.

Movimento. Ver Mecânica.

Movimento browniano, movimento errático constante de partículas diminutas em suspensão em um líquido ou um gás.

Múon, partícula elementar do grupo dos léptons. É 200 vezes mais pesado que um elétron e pode ter carga positiva ou negativa.

Neutrino, partícula nuclear elementar eletricamente neutra e de massa muito inferior à do elétron (possivelmente nula). O neutrino é um férmion; seu spin é . Por não ter carga e sua massa ser desprezível, é extremamente difícil de detectar. Sua antipartícula é emitida nos processos de desintegração beta que produzem elétrons. Ver também Radioatividade.

Nêutron, uma das partículas fundamentais que compõem a matéria. Sua massa é de 1,675 x 10-27 kg, aproximadamente 0,125% maior que a do próton. Não tem carga elétrica. É uma partícula constituinte de todos os núcleos, exceto o do hidrogênio comum (ver Átomo). Os nêutrons livres, que formam parte de um núcleo, são produzidos em reações nucleares. Quando é expulso do núcleo, o nêutron é instável, e se desintegra para dar lugar a um próton, um elétron e um neutrino. Ver Radioatividade. Sua antipartícula é o antinêutron. Ambos – e outras partículas nucleares – são compostos, por sua vez, por quarks.

Núcleo, massa central de um átomo, carregada positivamente, em torno da qual se encontram os elétrons orbitais. É composto por prótons e nêutrons e contém quase toda a massa do átomo. Ver Partículas elementares.

Número de massa, a soma do número de prótons e nêutrons contidos no núcleo de um átomo. Os átomos de um mesmo elemento podem ter diferentes números de massa, segundo o isótopo de que se trate.

Ondas eletromagnéticas. Ver Radiação eletromagnética.

Ondas gravitacionais, perturbações no espaço-tempo que se difundem à velocidade da luz quando se acelera rapidamente uma massa (ver Relatividade). Entre as possíveis fontes dessas ondas estão as explosões violentas de supernovas, a interação de buracos negros, os pulsares (estrelas de nêutrons em rotação) e os sistemas binários de estrelas de nêutrons. As ondas gravitacionais não foram detectadas de forma direta. Mas há provas indiretas de sua existência. Parte-se da hipótese de que elas retiram energia do sistema do qual se originam. E têm sido observadas perdas de energia, da ordem de magnitude prevista, no “desgaste” das órbitas dos dois componentes do objeto celeste batizado de PSR 1913+16. Este objeto celeste se compõe de duas estrelas de nêutrons que giram uma em torno da outra. Vários experimentos para a detecção de ondas gravitacionais estão sendo desenvolvidos. A Agência Espacial Européia está planejando lançar, em torno do ano 2015, o LISA, um sistema espacial que emprega satélites, e um interferômetro com alcance de 5 milhões de quilômetros.

Óptica, ramo da física que se ocupa da propagação e do comportamento da luz. Num sentido amplo, a luz é a zona do espectro de radiação eletromagnética que se estende desde os raios X até as microondas, e inclui a energia radiante que produz a sensação da visão. O estudo da óptica se divide em dois ramos, a óptica geométrica e a óptica física.

Óptica geométrica

Ocupa-se da aplicação das leis de reflexão e refração da luz ao desenho de lentes e outros componentes de instrumentos ópticos. Se um raio de luz que se propaga através de um meio homogêneo incide sobre a superfície de um segundo meio homogêneo, parte da luz é refletida e parte entra como raio refratado no segundo meio, de onde pode ou não ser absorvida. A quantidade de luz refletida depende da relação entre os índices de refração de ambos os meios. O ângulo de incidência é o formado pelo raio incidente e a normal. Os ângulos de reflexão e refração se definem de modo análogo. As leis da reflexão afirmam que o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão. A lei de Snell, chamada assim em homenagem ao matemático holandês Willebrord van Roijen Snell, afirma que o produto do índice de refração do primeiro meio e o seno do ângulo de incidência de um raio é igual ao produto do índice de refração do segundo meio e o seno do ângulo de refração. Como os raios se afastam da normal quando entram em um meio menos denso, e o desvio da normal aumenta à medida que aumenta o ângulo de incidência, há um determinado ângulo de incidência, denominado ângulo crítico, para o qual o raio refratado forma um ângulo de 90 ° com a normal, avançando justamente próximo da superfície de separação de ambos os meios. Quase toda a terminologia tradicional da óptica geométrica se desenvolveu relacionada com superfícies esféricas de reflexão e refração. O “eixo óptico” é uma linha de referência que constitui um eixo de simetria, e passa pelo centro de uma lente ou espelho esféricos e por seu centro de curvatura. Se um feixe estreito de raios que se propagam na direção do eixo óptico incide sobre a superfície esférica de um espelho ou uma lente fina, os raios se refletem ou refratam de forma que se cruzam, ou parecem cruzar-se, em um ponto situado no eixo óptico. A distância entre esse ponto e o espelho ou lente se denomina distância focal.

As lentes com superfícies de raios de curvatura pequenos têm distâncias focais curtas. Se a distância do objeto é maior que a distância focal, uma lente convergente forma uma imagem real e invertida. Se a distância do objeto é menor que a distância focal da lente, a imagem será virtual, maior que o objeto e não invertida. A intensidade luminosa da superfície da imagem é diretamente proporcional ao diâmetro da lente e inversamente proporcional ao quadrado da distância focal. A relação entre a distância focal e o diâmetro efetivo de uma lente é sua relação focal, também chamada número f. Seu inverso é conhecido como abertura relativa.

Óptica física

Ocupa-se de aspectos do comportamento da luz, tais como emissão, composição, absorção, polarização, interferência e difração. Os átomos de uma fonte de luz comum emitem pulsos de radiação de duração muito curta. O vetor elétrico correspondente a essa onda não gira em torno da direção de propagação da onda; pelo contrário, mantém o mesmo ângulo com relação a aquela direção. Quando há um número elevado de átomos emitindo luz, os ângulos estão distribuídos de forma aleatória, as propriedades do feixe de luz são as mesmas em todas direções e se diz que a luz está polarizada. Se os vetores elétricos de todas as ondas têm o mesmo ângulo, estão no mesmo plano, se diz que a luz está polarizada em um plano, ou polarizada linearmente. Quando dois feixes de luz se cruzam podem interferir, o que afeta a distribuição de intensidades resultante. A luz que incide sobre a borda de um obstáculo é desviada, ou difratada, e o obstáculo não gera uma sombra geométrica nítida. Os pontos situados na borda do obstáculo atuam como fontes de ondas coerentes, e forma-se um diagrama de interferências denominado diagrama de difração. Os átomos de uma fonte de luz corrente – como uma lâmpada elétrica (foco) incandescente, uma lâmpada fluorescente ou uma lâmpada de néon – produzem luz por emissão espontânea e a radiação que emitem é incoerente. Se um número suficiente de átomos absorve energia de maneira que resultam excitados e vão para os estados de maior energia na forma adequada, pode produzir-se a emissão estimulada. Este é o fundamento do laser.

Oscilação, movimento repetido, de um lado para outro, em torno de uma posição central, ou posição de equilíbrio. O movimento completo, de um extremo ao outro, denomina-se ciclo. O número de ciclos por segundo, ou hertz (Hz), conhece-se como freqüência. A amplitude é o deslocamento máximo. O fenômeno pelo qual uma força relativamente pequena, aplicada repetidamente, faz aumentar muito a amplitude do sistema, recebe a denominação de ressonância.

Paridade (física), conceito segundo o qual um objeto ou sistema pode ser a imagem especular de um outro objeto ou sistema. Destes objetos especulares, diz-se que têm simetria de reflexão.

Partícula alfa, partícula nuclear de carga positiva, de símbolo  e que é formada por dois prótons unidos a dois nêutrons. Ver Radioatividade.

Partícula beta, um dos três tipos de emissão produzidos pelas substâncias radioativas (ver Radioatividade).

Partículas elementares, originalmente, unidades de matérias consideradas fundamentais; na atualidade, as partículas subatômicas em geral.

Conhecem-se experimentalmente várias centenas de partículas elementares. Podem ser divididas em duas categorias gerais. Os hádrons e os léptons se definem segundo os tipos de força que atuam sobre eles (ver mais adiante). Os prótons e os nêutrons são os componentes básicos dos núcleos atômicos, que, em combinação com os elétrons, formam os átomos. Os fótons são as unidades fundamentais da radiação eletromagnética, que inclui as ondas de rádio, a luz visível e os raios X. Na maioria, as partículas elementares conhecidas foram descobertas depois de 1945, algumas em raios cósmicos e o resto em experimentos com aceleradores de alta energia (ver Aceleradores de partículas). Em 1930, Paul A.M. Dirac predisse, por motivos teóricos, que a cada tipo de partícula elementar corresponderia outro tipo, conhecido como antipartícula da primeira. A antipartícula do elétron foi descoberta em 1932, por Carl D. Anderson, que a chamou de pósitron. As partículas também podem ser classificadas segundo seu spin, ou momento angular intrínseco, em bósons e férmions. O spin dos bósons é um múltiplo inteiro de uma constante, h; o dos férmions é um múltiplo semi-inteiro da dita constante, como, por exemplo,  h. As partículas elementares exercem forças sobre as demais partículas e são continuamente criadas e aniquiladas. Na realidade, as forças e os processos de criação e aniquilação são fenômenos relacionados e se denominam, coletivamente, interações. Conhecem-se quatro tipos de interações: as interações nucleares fortes, as eletromagnéticas, as nucleares fracas e a interação gravitacional. Esta é importante em grandes escala, embora mais débil entre as partículas elementares. Da tentativa de unificar os quatro tipos em uma teoria única, surgiu o que se chama de modelo standard. De acordo com este modelo, os hádrons são formados por pares ou trios de quarks e interagem intercambiando partículas portadoras da interação forte, chamadas glúons. Os léptons são outra família distinta de partículas, da qual fazem parte os elétrons e os neutrinos, e interagem por meio da força nuclear fraca, transmitida pelas chamadas partículas W e Z.

Peso, medida da força gravitacional exercida sobre um corpo. Pode-se determinar com um método comparativo, – como se faz em uma balança – ou com uma mola graduada, como na balança de banheiro doméstica. (ver Massa).

Pilha eletroquímica, mecanismo que converte a energia química em elétrica. Todas as pilhas consistem em um eletrólito, um eletrodo positivo e um eletrodo negativo. O eletrólito é um condutor iônico; um dos eletrodos produz elétrons e o outro os recebe. Ao conectar os electrodos a um circuito, produz-se uma corrente elétrica. Ver Eletroquímica. As pilhas em que o produto químico não pode retornar à sua forma original são chamadas primárias ou voltaicas. Se é possível reconstituir o produto químico, pela passagem de uma corrente elétrica na direção oposta, elas são chamadas de secundárias ou acumuladores. A pilha primária mais comum é a pilha seca, em que o eletrólito é uma mistura de cloreto de amônia e cloreto de zinco, o eletrodo negativo é de zinco e o eletrodo positivo é de carbono. Esta pilha produz uma força eletromotriz de cerca de 1,5 V. A pilha de Planté é uma pilha secundária; é uma bateria de chumbo e ácido, sendo a mais empregada na atualidade. Esta bateria é utilizada em automóveis, caminhões, aviões e outros veículos. As pilhas solares produzem eletricidade, quando a luz incide sobre uma substância capaz de liberar elétrons.

Píon, partícula elementar de intercâmbio entre prótons e nêutrons para mantê-los unidos. É aproximadamente 270 vezes mais pesado que o elétron e pode ter carga positiva, negativa ou nula. Ver Partículas elementares.

Planck, Constante de, constante física fundamental simbolizada pela letra h. Planck chegou à conclusão de que a radiação eletromagnética é emitida em unidades discretas de energia, chamadas quanta, iguais à freqüência da luz multiplicada por uma constante. Esta conclusão foi o primeiro enunciado da teoria quântica. O valor atualmente aceito é h = 6.626 x 10-34 joules/segundo.

Plasma, estado da matéria em que alguns ou todos os átomos e todas as moléculas estão dissociados em forma de íons (ver Ionização). É condutor de eletricidade. Pode ser criado aplicando-se um campo elétrico a um gás em baixa pressão, como nos tubos fluorescentes ou de néon. Também se pode criá-lo aquecendo-se um gás neutro a temperaturas muito elevadas.

Ponto crítico, condições de temperatura e pressão nas quais não se pode liquefazer um gás. A temperatura, a pressão e o volume críticos são as constantes críticas de uma substância.

Ponto de ebulição, temperatura em que a pressão de vapor de um líquido se iguala à pressão atmosférica do ambiente. Durante a ebulição, forma-se vapor no interior do líquido, que chega à superfície na forma de borbulhas, com a característica agitação da fervura. Para uma pressão dada, a ebulição produz-se a uma temperatura fixa, independentemente da quantidade de calor aplicada ao líquido.

Ponto de fusão. Ver Ponto de solidificação.

Ponto de solidificação, temperatura na qual um líquido é submetido a uma determinada pressão, transformando-se em sólido. O ponto de solidificação de um líquido puro (não misturado) é em essência o mesmo que o ponto de fusão da mesma substância em seu estado sólido, e pode ser definido como a temperatura na qual ambos os estados se encontram em equilíbrio. A temperatura da substância permanecerá constante até a liquefação total, absorvendo-se o calor aplicado como calor latente de fusão. O ponto de solidificação de uma solução é mais baixo que o ponto de solidificação do solvente puro.

Pósitron, partícula elementar de antimatéria com uma massa igual à do elétron e carga elétrica positiva da mesma grandeza da do elétron. Ver Partículas elementares.

Potência, o trabalho, ou transferência de energia, realizado por unidade de tempo. Mede a rapidez com que se realiza um trabalho. Sua unidade no Sistema Internacional é o watt, que equivale a 1 joule por segundo.

Precessão, inclinação do eixo de giro de um corpo em rotação diante de qualquer força que tenda a trocar o plano de rotação. Em astronomia, movimento dos equinócios na eclíptica.

Pressão, força por unidade de superfície que exerce um líquido ou um gás perpendicularmente à dita superfície. Costuma ser medida em atmosferas (atm); no Sistema Internacional de unidades (SI), é expressa em newton por metro quadrado, chamada pascal (Pa). A atmosfera é definida como 101.325 Pa, e equivale a 760 mm de mercúrio em um barômetro convencional. Para medir pressões, usam-se os barômetros. Estes costumam medir a diferença entre a pressão do fluido e a atmosférica, e por isto é preciso somar a última para obter a pressão absoluta. Uma leitura negativa corresponde a um vácuo parcial.

Princípio de incerteza, em mecânica quântica, princípio que afirma que é impossível medir simultaneamente de forma precisa a posição e o momento linear de uma partícula, como um elétron, por exemplo. Foi formulado em 1927 pelo físico alemão Werner Heisenberg e teve grande importância para o desenvolvimento da mecânica quântica. Ver Teoria quântica.

Processo adiabático, em termodinâmica, qualquer processo físico no qual grandezas como a pressão ou o volume se modificam sem uma transferência de calor com o ambiente. (ver Transferência de calor). Um exemplo comum é a emissão de aerossol por um pulverizador, acompanhada de uma diminuição da temperatura do pulverizador.

Próton, partícula nuclear com carga positiva igual, em grandeza, à do elétron. Junto com o nêutron, está presente em todos os núcleos atômicos (exceto o do hidrogênio, que não tem nêutron). A massa de um próton é de 1,6726 x 10-27 kg, ou seja, 1.836 vezes a do elétron. Obedece ao princípio de exclusão. O número atômico de um elemento indica o número de prótons em seu núcleo e determina de que elemento se trata. O antipróton é sua antipartícula. É estável no vácuo e não se desintegra espontaneamente.

Quantum, menor quantidade de energia que se pode transmitir em qualquer comprimento de onda.

Quark, constituinte básico das partículas elementares chamadas hádrons, como o próton, o nêutron ou o píon. Existem seis tipos: up, down, strange, charm, bottom e top. Cada um deles tem seu correspondente antiquark. O portador hipotético da força entre quarks se denomina glúon.

Quasar, fonte de rádio de origem cósmica, que mesmo com o aspecto estelar nas observações ópticas, emite ondas de rádio mais intensamente que qualquer grande galáxia.

Queda livre, em sentido estrito, qualquer movimento determinado exclusivamente por forças gravitacionais. No uso corrente, qualquer queda freada unicamente pela resistência do ar.

Radiação, processo de transmissão de ondas ou partículas através do espaço ou de algum meio. O termo também se emprega para as próprias ondas ou partículas. As ondas e as partículas têm muitas características comuns; no entanto, a radiação costuma produzir-se predominantemente em uma das duas formas. A radiação mecânica corresponde a ondas que só se transmitem através da matéria, como as ondas de som. A radiação eletromagnética não depende da matéria para sua propagação; contudo, a velocidade, a intensidade e a direção de seu fluxo são influenciados pela presença de matéria. Chama-se de radiação ionizante a radiação eletromagnética com suficiente energia para causar mudanças nos átomos sobre os quais incide. A radiação de partículas também pode ser ionizante, se tiver energia bastante. Alguns exemplos de radiação de partículas são os raios cósmicos, os raios alfa e os raios beta.

Radiação eletromagnética, ondas produzidas pela oscilação ou aceleração de uma carga elétrica. Essas ondas têm componentes elétricos e magnéticos. Por ordem decrescente de freqüência (ou crescente de comprimento de onda), o espectro eletromagnético é composto por raios gama, raios X ‘duros’ e ‘moles’, radiação ultravioleta, luz visível, raios infravermelhos, microondas e ondas de rádio. Não necessitam de um meio material para propagar-se e se deslocam no vazio a uma velocidade de c = 299.792 km/s. Apresentam as propriedades típicas do movimento ondulatório, como a difração e a interferência. O comprimento de onda () e a freqüência (f) das ondas eletromagnéticas, sintetizados na expressão  · f = c, são importantes para determinar sua energia, sua velocidade e seu poder de penetração.

Radiação solar. Ver Energia solar.

Rádio, sistema de comunicação através de ondas eletromagnéticas que se propagam pelo espaço. Devido às suas características variáveis, as ondas radiofônicas de diferentes comprimentos são utilizadas para fins distintos; em geral, identificam-se por sua freqüência. As ondas mais curtas têm uma freqüência (número de ciclos por segundo) mais alta; as ondas mais longas têm freqüência mais baixa (menos ciclos por segundo). No vácuo, toda radiação eletromagnética se desloca em forma de ondas, a uma velocidade uniforme de 300.000 km por segundo. Os sistemas normais de radiocomunicação constam de dois componentes básicos: o transmissor e o receptor. Os elementos fundamentais de um transmissor são um gerador de oscilações para converter a corrente elétrica em oscilações de uma determinada freqüência de rádio; um transdutor para converter a informação a ser transmitida numa voltagem elétrica variável e proporcional a cada valor instantâneo da intensidade e o modulador, que aproveita as voltagens proporcionais para controlar as variações na intensidade de oscilação ou na freqüência da onda portadora. Essa modulação da onda pode ser efetuada em níveis baixo ou alto. Se, para modular a onda portadora, se variar a amplitude desta segundo as variações da freqüência e da intensidade de um sinal sonoro, pode-se falar de modulação AM. Na FM, a freqüência da onda portadora é variada dentro de um nível estabelecido a um ritmo equivalente à freqüência de um sinal sonoro. Os componentes fundamentais de um receptor de rádio são: (1) uma antena para receber as ondas eletromagnéticas e convertê-las em oscilações elétricas; (2) amplificadores para aumentar a intensidade dessas oscilações; (3) equipamentos para a desmodulação; (4) um alto-falante para converter os impulsos em ondas sonoras perceptíveis pelo ouvido humano e (5), na maioria dos receptores, osciladores para gerar ondas de radiofreqüência que possam “misturar-se” com as ondas recebidas.

Radioatividade, desintegração espontânea de núcleos atômicos mediante a emissão de partículas subatômicas chamadas partículas alfa e partículas beta e de radiações eletromagnéticas denominadas raios X e raios gama. O fenômeno foi descoberto em 1896 por Antoine Henri Becquerel. Logo reconheceu-se que a radioatividade era uma fonte de energia mais potente que nenhuma outra até então usada. Os Curie mediram o calor associado à desintegração do rádio e estabeleceram que 1 grama de rádio desprende aproximadamente 420 joules (100 calorias) a cada hora.

Ernest Rutherford descobriu que as emissões radioativas contêm ao menos dois componentes: partículas alfa, que só penetram alguns milésimos de centímetro no alumínio, e partículas beta, que são quase 100 vezes mais penetrantes. Mais tarde, concluiu-se que existia mais um componente, os raios gama, muito mais penetrantes que as partículas beta. As partículas alfa são íons de hélio com carga dobrada. As beta são elétrons, enquanto que os raios gama são radiações eletromagnéticas da mesma natureza que os raios X, mas com uma energia consideravelmente maior. As partículas alfa e beta são unidades discretas de matéria, razão pela qual, na radioatividade, os átomos se transformam (mediante a emissão de uma dessas partículas) em novos elementos, com propriedades químicas novas. Quando um núcleo perde uma partícula alfa, forma-se um novo núcleo, mais leve que o original em quatro unidades de massa. A emissão beta se produz por meio da transformação de um nêutron em um próton, o que acarreta um aumento da carga nuclear (ou número atômico) em uma unidade. Os raios gama costumam estar associados às emissões alfa e beta. Não têm carga, nem massa; portanto, a emissão de raios gama por parte de um núcleo não causa mudanças na estrutura do núcleo, mas simplesmente uma perda de determinada quantidade de energia radiante. Chama-se período de meia-vida o tempo que demora um elemento radioativo para reduzir-se à metade. É uma característica de cada elemento. Uma aplicação interessante do conhecimento desses períodos é a determinação da idade da Terra. O estudo das reações nucleares e a busca de novos isótopos radiativos artificiais levou ao descobrimento da fissão nuclear e ao posterior desenvolvimento da bomba atômica (ver Energia nuclear; Armas nucleares). Entre os isótopos radioativos produzidos artificialmente, tem grande importância o carbono 14, com uma meia-vida de 5.730 ± 40 anos. As medidas do conteúdo de carbono 14 permitem calcular a idade de objetos de interesse histórico ou arqueológico, como ossos ou múmias. Outras aplicações dos isótopos radioativos estão na terapia médica (ver Radiologia), na radiografia industrial e em certos dispositivos específicos, como fontes de luz fosforescente, eliminadores de eletricidade estática, calibragens de espessura e pilhas nucleares.

Raio verde, quando o Sol se põe, a última parte visível do disco mostra, em algumas ocasiões, um curto brilho de cor verde. Deve-se à atmosfera terrestre, e observa-se melhor quando o horizonte é formado pelo mar. Em algumas ocasiões também Vênus apresenta este fenômeno.

Raios catódicos, elétrons de alta velocidade emitidos pelo eletrodo negativo de um tubo a vácuo ao ser atravessado por uma corrente elétrica.

Raios cósmicos, partículas subatômicas procedentes do espaço exterior, que têm uma energia elevada devido a sua grande velocidade. Foram descobertos quando comprovou-se que a condutividade elétrica da atmosfera se devia à ionização causada por radiações de alta energia. Em torno de 87% dos raios cósmicos são prótons (núcleos de hidrogênio) e aproximadamente 12%, partículas alfa (ver Radioatividade). Os cientistas dividem os elementos restantes em leves (lítio, berilo e boro), médios (carbono, nitrogênio, oxigênio e flúor) e pesados (todos os demais). Sua origem ainda não está clara. O Sol emite raios cósmicos de baixa energia nos períodos em que produz grandes erupções. As explosões de supernovas são responsáveis ao menos pela aceleração inicial de grande parte dos raios cósmicos. Os estudos radioastronômicos de outras galáxias mostram que também contêm elétrons de alta energia. Os centros de algumas galáxias emitem ondas de rádio com muito mais intensidade que a Via Láctea, o que indica que abrigam fontes de partículas de alta energia.

Raios gama, radiação eletromagnética de alta energia, associada à radioatividade. Ver Raios X.

Raios X, radiação eletromagnética penetrante, com um comprimento de onda menor que a luz visível, produzida bombardeando-se um alvo, geralmente de tungstênio, com elétrons de alta velocidade. O comprimento da onda vai de 10 nm até 0,001 nm. Quanto menor é seu comprimento de onda, maiores são sua energia e poder de penetração. Tanto a luz visível como os raios X se produzem por causa das transições dos elétrons de uma órbita para outra. A luz visível corresponde a transições de elétrons exteriores e os raios X a transições de elétrons interiores. Os raios X se produzem sempre que um material é bombardeado com elétrons de alta velocidade. Grande parte da energia dos elétrons se perde sob a forma de calor; o resto produz raios X ao provocar mudanças nos átomos do alvo como resultado do impacto. Quando um elétron de alta velocidade se choca contra um alvo, pode produzir duas coisas: induzir a emissão de raios X, com uma energia menor que sua energia cinética, ou provocar a emissão de raios X de energias determinadas, que dependem da natureza dos átomos do alvo. Os raios X afetam uma emulsão fotográfica do mesmo modo que a luz o faz (ver Fotografia). A absorção de raios X por uma substancia depende da densidade e massa atômica dessa substância. Quanto menor for a massa atômica do material, mais transparente ele será aos raios X de um determinado comprimento de onda. Quando se irradia o corpo humano, os ossos – compostos de elementos com maior massa atômica que os tecidos circundante – absorvem a radiação com mais eficácia, porque produzem sombras mais claras sobre a placa fotográfica. Os raios X também produzem fluorescência em determinados materiais. Quando se substitui a película fotográfica por materiais fluorescentes, pode-se observar diretamente a estrutura interna de objetos opacos. Essa técnica é conhecida como fluoroscopia. Ver Fluoroscópio. Outra característica importante dos raios X é seu poder de ionização, que depende de seu comprimento de onda. Essa propriedade permite a detecção e medição dos raios X (ver Detectores de partículas). O estudo dos raios X desempenhou um papel primordial na física teórica, especialmente no desenvolvimento da mecânica quântica. Como ferramenta de pesquisa, os raios X permitiram confirmar experimentalmente as teorias cristalográficas.

Raman, Efeito, mudança de freqüência observada quando a luz é dispersada por um material transparente. É causado por fótons que perdem ou ganham energia em colisões elásticas com as moléculas da substância transparente. Ver também Espectroscopia.

Reação em cadeia, reação física ou química auto-sustentada, em que os produtos de cada etapa são reativos da seguinte; especialmente, uma série de reações de fissão nuclear. Ver Energia nuclear.

Reflexão, propriedade do movimento ondulatório, pela qual uma onda retorna ao próprio meio de propagação, após incidir sobre uma superfície. Quando uma forma de energia – como a luz ou o som – se transmite por um meio e chega a um outro, diferente, o normal é que parte da energia penetre no segundo meio e parte seja refletida. Ver também Radiação eletromagnética; Óptica.

Refração. Ver Óptica.

Relatividade, teoria desenvolvida no início do século XX, que, originalmente, pretendia explicar certas anomalias no conceito do movimento relativo, mas, em sua evolução, converteu-se em uma das teorias básicas mais importantes das ciências físicas. Desenvolvida fundamentalmente por Albert Einstein, foi a base para que os físicos demonstrassem, posteriormente, a unidade essencial da matéria e da energia, do espaço e do tempo, e a equivalência entre as forças de gravitação e os efeitos da aceleração de um sistema.

Resistência, propriedade de um objeto ou substância que faz com que resista ou se oponha à passagem de uma corrente em um circuito elétrico. A unidade de resistência é o ohm. É proporcional ao comprimento do condutor e inversamente proporcional à sua condutividade e à sua secção transversal. Este termo é usado também quando se cria obstáculo ao fluxo de um fluido ou de calor.

Ressonância magnética nuclear, ou RMN, técnica para a análise espectroscópica de substâncias. Na RMN, coloca-se uma substância em um campo magnético intenso, que afeta o spin dos núcleos atômicos. Assim, pode-se obter informações sobre a estrutura da substância. Também se usa para obter imagens do interior do corpo humano, mais precisas que as da tomografia axial computadorizada.

Ressonância (mecânica), situação em que um sistema mecânico, estrutural ou acústico vibra em resposta a uma força aplicada com a sua freqüência natural (aquela com que vibraria, se o deixássemos mover-se livremente). Se estimulado com essa freqüência, a amplitude da oscilação vai crescendo e pode levar à destruição do sistema.

Retificação, processo que converte uma corrente elétrica alternada – que circula alternativamente em um sentido ou outro de um circuito – em uma corrente contínua. Na atualidade, a maior parte da retificação é feita mediante dispositivos eletrônicos. Ver também Diodo; Válvula a vácuo.

Ruído, sinal acústico, elétrico ou eletrônico formado por uma mistura aleatória de comprimentos de onda (ver Som). Também é uma noção subjetiva aplicada a qualquer som não desejado. Os níveis de som superiores a uma determinada intensidade podem causar danos físicos.

Seebeck, Efeito. Ver Termeletricidade.

Semicondutor, material sólido ou líquido capaz de conduzir a eletricidade melhor que um isolante, porém pior que um metal. A temperaturas muito baixas, os semicondutores puros se comportam como isolantes. Submetidos a altas temperaturas, mesclados com impurezas ou em presença de luz, a condutividade dos semicondutores pode aumentar de forma espetacular e chegar a alcançar níveis próximos aos dos metais. As propriedades dos semicondutores são estudadas pela física do estado sólido. Entre os semicondutores comuns se encontram elementos químicos e compostos, como o silício, o germânio, o selênio, o arsenieto de gálio, o seleneto de zinco e o telureto de chumbo. O incremento da condutividade pode ser provocado pelas mudanças de temperatura, a luz ou as impurezas e se deve ao aumento do número de eletrons condutores que transportam a corrente elétrica. Uma forma de conseguir este aumento de elétrons consiste em juntar impurezas ao semicondutor. A diferença do número de elétrons de valência entre a impureza (tanto se aceita como se confere elétrons) e o material receptor faz com que cresça o número de elétrons de condução negativos (tipo n) ou positivos (tipo p). Quando certas camadas de semicondutores tipo p e tipo n são adjacentes, formam um diodo de semicondutor e a região de contato se chama união pn. Algumas séries destas uniões se usam para fazer transistores e outros dispositivos semicondutores como células solares, laseres de união pn e retificadores. Os últimos avanços da engenharia têm produzido pequenos chips semicondutores que contêm centenas de milhares de transistores. Estes chips têm tornado possível um enorme grau de miniaturização nos dispositivos eletrônicos.

Sensoriamento remoto, qualquer método empregado para obter informação a distância sobre um objeto ou uma região. Usa-se de forma habitual para o reconhecimento, a confecção de mapas e a observação dos recursos e do meio ambiente da Terra. Também tem sido utilizado para a investigação de outros planetas. A maioria dos sensores remotos registra a energia eletromagnética irradiada ou refletida pelos objetos (ver Radiação eletromagnética). Os sensores de microondas, como o radar, transmitem ondas eletromagnéticas em direção a um objeto e registram as ondas refletidas por ele. Os satélites meteorológicos empregam sistemas de teledetecção para produzir imagens utilizadas na previsão do tempo.

Sólido, estado físico da matéria, em que as amostras conservam sua forma e tamanho. Os sólidos apresentam uma distribuição regular das partículas atômicas.

Som, fenômeno físico que estimula o sentido da audição. Nos seres humanos, isso ocorre sempre que uma vibração entre 15.000 e 20.000 hertz chega ao ouvido interno. Às vezes, restringe-se o termo “som” à transmissão pelo ar, mas os físicos modernos costumam estender o termo a vibrações semelhantes em meios líquidos ou sólidos. Os sons com freqüências superiores a 20.000 hertz são denominados ultra-sons. Uma onda de som é uma onda longitudinal. À medida que a energia do movimento ondulatório se propaga, afastando-se do centro da perturbação, as moléculas de ar que transmitem o som se movem para frente e para trás, paralelamente à direção do movimento ondulatório. Qualquer som simples, como uma nota musical, pode ser descrito em sua totalidade, especificando-se três características de sua percepção: o tom, a intensidade e o timbre. Estas correspondem exatamente a três características físicas: a freqüência, a amplitude e a composição harmônica ou forma de onda. O ruído é um som complexo, uma mistura de diferentes freqüências ou notas sem relação harmônica. A amplitude de uma onda de som é o grau de movimento das moléculas de ar na onda, que corresponde à intensidade da rarefação e da compressão que a acompanham. Quanto maior a amplitude da onda, mais intensamente as moléculas golpeiam o tímpano e mais forte é o som percebido. A distância a que se pode ouvir um som depende de sua intensidade, que é o fluxo médio de energia por unidade de área perpendicular à direção de propagação. A intensidade é inversamente proporcional ao quadrado da distância. As diferenças de timbre correspondem às diferentes fontes de som e são devidas a freqüências secundárias que acompanham a principal. A freqüência de uma onda de som é uma medida das vibrações por segundo. A distância entre duas cristas sucessivas da onda é denominada comprimento de onda. O produto do comprimento de onda pela freqüência é igual à velocidade de propagação da onda, que é a mesma para sons de qualquer freqüência. A velocidade de propagação do som no ar seco, a uma temperatura de 0 °C, é de 340 m/s. Ao elevar-se a temperatura, aumenta-se a velocidade do som. Geralmente, o som se move mais rapidamente em líquidos e sólidos do que em gases. O som avança em linha reta quando se desloca em um meio de densidade uniforme. No entanto, assim como a luz, o som está submetido à refração, ou seja, o desvio das ondas de som de sua trajetória original (ver Óptica). O som também é afetado pela reflexão: um eco é o resultado da reflexão do som. O sonar se baseia na reflexão dos sons propagados na água.

Som estereofônico, o que reconstitui a distribuição espacial das fontes sonoras. Na gravação, registra-se de forma independente o som de cada lado, que é reproduzido por dois ou mais alto-falantes.

Som quadrifônico, aquele que, para se reproduzir, necessita de quatro canais de amplificação independentes, que ativam quatro alto-falantes. Esse sistema de som está praticamente em desuso.

Sonar, acrônimo do inglês SO(und) N(avigation) A(nd) R(anging), sistema de detecção baseado na reflexão das ondas de som na água, assim como o radar se fundamenta na reflexão das ondas de rádio no ar. O sonar emite impulsos de ultra-som mediante um dispositivo transmissor submerso; através de um microfone sensível, ou hidrofone, capta os impulsos refletidos por possíveis obstáculos ou submarinos.

Spin, momento angular intrínseco de uma partícula subatômica. Na física atômica e de partículas, existem dois tipos de momento angular: o momento angular de spin e o momento angular orbital. O spin é uma propriedade fundamental de todas as partículas elementares e existe ainda que a partícula não se mova; o momento angular orbital se deve ao movimento da partícula. O momento angular total de uma partícula é uma combinação dos momentos angulares orbital e de spin. A teoria quântica afirma que o momento angular de spin só pode assumir determinados valores discretos. Esses valores discretos se expressam como múltiplos inteiros ou semi-inteiros da unidade fundamental do momento angular, h/2, onde h é a constante de Planck.

Supercondutividade, fenômeno verificado em alguns condutores que não oferecem resistência à passagem da corrente elétrica (ver Eletricidade). Só se manifesta sob uma temperatura crítica TC e um campo magnético crítico HC, que dependem do material utilizado. Os supercondutores são utilizados para fabricar eletroímãs e para medir a corrente elétrica, a tensão e o campo magnético com uma sensibilidade sem precedentes. Também são usados para fabricar computadores mais rápidos e com maior capacidade de memória, reatores de fusão nuclear em que o plasma se mantém confinado em campos magnéticos, trens de levitação magnética de alta velocidade e, em geral, para conseguir maior eficiência na transmissão da energia elétrica.

Superfluidez, estado da matéria caracterizado pela total ausência de viscosidade. Aplica-se principalmente aos fenômenos observados com o hélio líquido a temperaturas muito baixas. Ver Supercondutividade. Na pressão atmosférica, o hélio liquefaz-se a uma temperatura de 4,2 K. Entre esta temperatura e 2,17 K, o hélio se comporta como um líquido normal e é denominado hélio I. O hélio II é o estado líquido do hélio abaixo de 2,17 K. O hélio II flui de maneira espontânea de uma região fria para outra de temperatura mais elevada; quando se induz o fluxo, aparecem espontaneamente diferenças de temperatura.

Temperatura, propriedade dos sistemas que determina se estão em equilíbrio térmico (ver Termodinâmica). Se dois corpos têm temperaturas diferentes, o calor flui do mais quente para o mais frio até que as temperaturas sejam idênticas e se alcance o equilíbrio (ver Transferência de calor). As mudanças de temperatura têm de ser medidas a partir de mudanças em outras propriedades. O termômetro convencional mede a dilatação de uma coluna de mercúrio. Se aplica-se calor a um gás, a temperatura pode ser determinada a partir da mudança de pressão. Existem várias escalas de temperatura: segundo a escala Fahrenheit, o ponto de solidificação da água é 32 °F, e seu ponto de ebulição, 212 °F. A escala Celsius designa 0 °C e 100 °C a estes pontos. Na escala absoluta ou Kelvin, o zero absoluto corresponde a -273,15 °C (0 K) e um kelvin equivale a um grau centígrado. A temperatura desempenha um papel importante. Assim, as aves e os mamíferos suportam uma variação muito pequena de temperatura corporal. Em temperaturas árticas, o aço se torna quebradiço e os líquidos se solidificam ou são muito viscosos.

Tempo, período durante o qual tem lugar uma ação ou acontecimento, ou ainda uma dimensão que representa uma sucessão de ações ou acontecimentos. O tempo é uma das magnitudes fundamentais do mundo físico. O tempo científico é medido de acordo com a definição de segundo no sistema internacional de unidades. Atualmente são empregados três métodos astronômicos para medir o tempo. Os dois primeiros se baseiam na rotação diária da Terra sobre seu eixo e têm como referências o movimento aparente do Sol (tempo solar) e das estrelas (tempo sideral). O terceiro método astronômico é baseado na rotação da Terra em torno do Sol (tempo de efemérides).

Tensão superficial, condição encontrada na superfície livre de um líquido, como resultado das forças intermoleculares. É causada por uma força não-equilibrada em direção ao interior do líquido, que atua sobre as moléculas superficiais. Ver Coesão.

Teoria do campo unificado, teoria física que propõe a unificação das quatro forças ou interações conhecidas (gravitação, eletromagnetismo e interações nuclear forte e nuclear fraca) em um conjunto simples de leis gerais. Um dos primeiros a tentá-lo foi Albert Einstein, com seus trabalhos sobre relatividade. Um importante avanço nessa busca teve lugar em 1967-1968, quando o físico americano Steven Weinberg e o físico paquistanês Abdus Salam conseguiram unificar as interações fraca e eletromagnética. Alguns físicos tratam de ampliar a teoria eletrofraca de Weinberg e Salam à interação nuclear forte, empregando teorias de simetria; essas tentativas são conhecidas como teoria da grande unificação.

Teoria do caos, teoria matemática que se ocupa dos sistemas que apresentam um comportamento imprevisível e aparentemente aleatório, embora sejam regidos por leis estritamente deterministas.

Os esquemas do caos estão relacionados com aqueles observados na geometria fractal e têm afinidades com a teoria das catástrofes.

Teoria quântica, teoria física baseada na utilização do conceito de unidade quântica para descrever as propriedades dinâmicas das partículas subatômicas e as interações entre a matéria e a radiação. As bases da teoria foram assentadas pelo físico alemão Max Planck, o qual, em 1900, postulou que a matéria só pode emitir ou absorver energia em pequenas unidades discretas, chamadas quanta. Outra contribuição fundamental ao desenvolvimento da teoria foi o princípio da incerteza, formulado por Werner Heisenberg em 1927. Planck desenvolveu o conceito de quantum como resultado dos estudos da radiação do corpo negro (corpo negro refere-se a um corpo ou superfície ideal que absorve toda a energia radiante, sem nenhuma reflexão). Sua hipótese afirmava que a energia só é irradiada em quanta, cuja energia é h, onde é a freqüência da radiação e h é o “quanta de ação”, fórmula agora conhecida como constante de Planck. O físico francês Louis Victor de Broglie sugeriu, em 1924, que uma vez que as ondas eletromagnéticas apresentam características corpusculares, as partículas também deveriam ter características ondulatórias. O conceito ondulatório das partículas levou Erwin Schrödinger a desenvolver uma equação de onda para descrever as propriedades ondulatórias de uma partícula e, mais concretamente, o comportamento ondulatório do elétron no átomo de hidrogênio. Ainda que a mecânica quântica descreva o átomo exclusivamente por meio de interpretações matemáticas dos fenômenos observados, pode-se dizer que o átomo é formado por um núcleo rodeado por uma série de ondas estacionárias; essas ondas têm máximos em pontos determinados e cada onda estacionária representa uma órbita. O quadrado da amplitude da onda em cada ponto, em um momento dado, é uma medida da probabilidade de que um elétron se encontre ali. Já é possível dizer que um elétron é um ponto determinado em um momento dado. A compreensão das ligações químicas foi radicalmente alterada pela mecânica quântica e passou a basear-se nas equações de onda de Schrödinger. Os novos campos da física – como a física do estado sólido, a física da matéria condensada, a supercondutividade, a física nuclear ou a física das partículas elementares – apoiaram-se firmemente na mecânica quântica. Essa teoria é na base de todas as tentativas atuais de explicar a interação nuclear forte (ver Cromodinâmica quântica) e desenvolver uma teoria do campo unificado. Os físicos teóricos, como o britânico Stephen Hawking, continuam esforçando-se para desenvolver um sistema que englobe tanto a relatividade como a mecânica quântica.

Termeletricidade, eletricidade gerada pela aplicação de calor à união de dois materiais diferentes. Se uma das uniões se mantém a uma temperatura superior à da outra, surge uma diferença de tensão que faz fluir uma corrente elétrica (este circuito é chamado termopar). O fenômeno foi observado pela primeira vez pelo físico alemão Thomar Seebeck e se conhece como efeito Seebeck. Pode ser usado na medição precisa de temperaturas. Ver Eletricidade.

Termodinâmica, campo da física que descreve e relaciona as propriedades físicas de sistemas macroscópicos de matéria e energia. Um conceito essencial é o de sistema macroscópico, que se define como um conjunto de matéria que se pode isolar espacialmente. O estado de um sistema macroscópico em equilíbrio pode ser descrito mediante propriedades mensuráveis, como a temperatura, a pressão ou o volume, que se conhecem como variáveis termodinâmicas. Quando passa de um estado de equilíbrio a outro, diz-se que tem lugar um processo termodinâmico. O primeiro princípio da termodinâmica afirma que a quantidade de energia transferida a um sistema em forma de calor, mais a quantidade de energia transferida em forma de trabalho sobre o sistema, deve ser igual ao aumento da energia interna. O calor e o trabalho são mecanismos pelos quais os sistemas intercambiam energia. Em qualquer máquina, a energia é necessária para produzir trabalho. Às vezes, o primeiro princípio é enunciado como a impossibilidade de existência de um moto-contínuo. A entropia pode ser considerada como uma medida de quanto um sistema está ou não próximo do equilíbrio. A segunda lei afirma que a entropia de um sistema isolado nunca pode decrescer. Quando um sistema isolado atinge uma configuração de máxima entropia, alcançou o equilíbrio. O segundo princípio sugere a existência de uma escala de temperatura absoluta, com um zero absoluto de temperatura. O terceiro princípio afirma que o zero absoluto não pode ser alcançado por nenhum procedimento que conste de um número finito de passos. É possível aproximar-se indefinidamente do zero absoluto, mas nunca atingi-lo. O descobrimento de que toda a matéria é formada por moléculas proporcionou uma base microscópica para a termodinâmica. Um sistema termodinâmico formado por uma substância pura pode ser descrito como um conjunto de moléculas iguais, cada uma com um movimento individual, que se pode descrever, como a velocidade e o movimento linear. As propriedades coletivas do sistema se deduzem do movimento das moléculas. Assim, a termodinâmica poderia ser considerada uma aplicação das leis da mecânica ao sistema microscópico.

Trabalho, o produto de uma força aplicada sobre um corpo e o deslocamento do corpo na direção dessa força. Enquanto se realiza trabalho sobre o corpo, produz-se uma transferência de energia para ele, pelo que se pode dizer que trabalho é energia em movimento. No Sistema Internacional de unidades, é medido em joule, que equivale a 1 newton ao longo de um metro.

Tubo de raios catódicos, tubo eletrônico ou condutor de vidro, que em um extremo tem um catodo ou eletrodo negativo e um dispositivo de canhão (ou disparador) de elétrons que projeta um feixe de elétrons contra uma tela luminescente situada no extremo oposto do tubo. Cada vez que os elétrons golpeiam a tela, aparece uma mancha brilhante de luz. Os tubos de raios catódicos são utilizados como tubos de imagem nos receptores de televisão e como telas de apresentação visual em equipamentos de radar, equipamentos de informática e osciloscópios.

Ultra-som, ramo da física que se ocupa das ondas de som de alta freqüência. Podem-se produzir freqüências de vários gigahertz, convertendo-se correntes elétricas alternadas em oscilações mecânicas. Sua detecção e sua medida são feitas com receptores piezoelétricos (ver Efeito piezoelétrico). As ondas ultra-sônicas são utilizadas em sonares e para identificar falhas materiais industriais. Na medicina, empregam-se como meio de diagnóstico, para destruir tecido doente e para reparar tecidos lesados.

Ultravioleta, Radiação, radiação eletromagnética cujos comprimentos de onda vão desde os 400 nm até os 15 nm. Pode ser produzida artificialmente em lâmpadas de arco; a de origem natural provém do Sol. A radiação ultravioleta com comprimentos de onda inferiores a 300 nm é usada para esterilizar superfícies e pode provocar queimaduras e até mesmo câncer de pele. Apesar disso, grande parte da vitamina D é produzida quando a pele recebe os raios ultravioleta.

Vácuo, segundo a definição mais estrita, espaço em que a matéria está completamente ausente. Também pode considerar-se como vácuo uma região do espaço onde a pressão é menor que a pressão atmosférica. Para criar-se vácuo, retira-se o ar com uma bomba. Existem muitas aplicações dessas técnicas, em aspiradores, bombas e como excelente isolante do fluxo de calor.

Vapor, substância em estado gasoso (ver Gás). Emprega-se a palavra vapor para referir-se ao estado gasoso de uma substância que normalmente é líquida ou sólida. Ver Ponto de ebulição; Temperatura. Quando confinado, o vapor de uma substância a qualquer temperatura exerce uma pressão conhecida como pressão de vapor. Ao aumentar-se a temperatura da substância, a pressão de vapor eleva-se, como resultado de uma maior evaporação.

Velocidade, variação da posição de um corpo por unidade de tempo. É um vetor, ou seja, tem módulo (grandeza), direção e sentido. A velocidade, também conhecida como rapidez ou celeridade, é expressa como distância por unidade de tempo. Ver Mecânica.

Vibração. Ver Oscilação.

Viscosidade, propriedade de um fluido que tende a se opor a seu fluxo quando lhe é aplicada uma força. Mede-se com um recipiente (viscosímetro) que tem, no fundo, um orifício de tamanho conhecido. A velocidade com que o fluido sai pelo orifício é uma medida de sua viscosidade. Ver Mecânica dos fluidos. A viscosidade é medida em poises (pronuncia-se puaze), unidade definida como a pressão necessária para manter uma diferença de velocidade de 1 unidade por segundo entre paredes separadas por 1 unidade. A da água a 20 °C é de 0,0100 poises. A viscosidade de um fluido diminui quando aumenta sua temperatura.

Volt, unidade que mede a diferença de potencial elétrico entre dois pontos. O volt é a diferença de potencial existente entre duas seções transversais de um condutor percorrido por uma corrente elétrica de um ampère, quando a potência dissipada entre as duas seções equivale a um watt. O nome é homenagem ao físico italiano Alessandro Volta. Ver Eletricidade.

Zero absoluto, a menor temperatura teoricamente possível; corresponde a -273,5 °C, ou zero na escala termodinâmica ou Kelvin (0 K). Quando se resfria um gás sem variar seu volume, sua pressão decresce com a temperatura. A temperatura na qual a pressão seria zero é o zero absoluto de temperatura. Fisicamente não se pode chegar ao zero absoluto, mas é possível aproximar-se dele. Para alcançar temperaturas muito baixas, ou criogênicas, são necessários procedimentos especiais. A entropia – ou desordem – de um cristal puro seria nula no zero absoluto. Os materiais apresentam propriedades estranhas quando resfriados a temperaturas muito baixas. Alguns perdem por completo sua resistência elétrica. Ver também Supercondutividade.