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"Albert Einstein: A Vida e as Contribuições de um Gênio"

Albert Einstein

Introdução

Nesta página tentaremos mostrar um pouco sobre a vida e as contribuições científicas de Albert Einstein, um dos mais conhecidos, para não dizer o mais conhecido cientista da história. Entretanto essa página não tem o objetivo de ser uma simples biografia, queremos desenvolver o tema central fazendo uso de uma retrospectiva dos acontecimentos mundiais da época, seja na área artística, política e científica; de vídeos ilustrativos e experimentos virtuais, podendo se tornar uma fonte de referência para professores que desejam planejar suas aulas sobre:

• Relatividade,
• Movimento Browniano
• Efeito Fotoelétrico.

O quê aconteceu no mundo e com Einstein durante sua vida

Albert Einstein nasceu em 14 de agosto de 1879, filho de Hermann Einstein e Pauline Koch na cidade de Ülm. Neste ano também nasceu Carlos Chagas, descobridor do protozoário causador da doença de Chagas; assim como Paul Klee, pintor de destaque no cenário artístico mundial. Este ano foi marcado também pela morte de James Clark Maxwell, considerado por muitos o mais importante físico do séc. XIX, onde seu trabalho em electromagnetismo e teoria cinética dos gases foram fundamentais para o desenvolvimento da relatividade restrita de Einstein e da mecânica quântica, respectivamente.

Em 1880 Einstein mudou-se para Munique, onde seu pai e seu tio montaram uma empresa de materiais elétricos, obtendo lucro para a família, pois naquela época a industrialização era muito forte. Ainda Munique nasceu a irmã de Einstein.

Segundo alguns historiadores Einstein teve uma infância solitária, e demorou a aprender a falar. Começou a tocar violino aos 6 anos, instrumento que tocou até a idade mais avançada.

Einstein cresceu, estudou, trabalhou no escritório de patentes e começou a escrever seus primeiros artigos sobre física. Em 1903 ele se casou com Mileva Maric, que posteriormente se separaria para se casar com sua prima, Elsa Einstein. Do seu primeiro casamento Einstein teve dois filhos.

Em 1905 Einstein escreveu seus três trabalhos que lhe imortalizaram:

• Movimento Browniano
• Efeito Fotoelétrico
• Teoria Especial da Relatividade

Ele teve a comprovação da sua teoria da relatividade geral durante a observação de um eclipse em 1919.

Outro ano importante na vida de Einstein foi o de 1922, e 1921, pois ele ganhou o prêmio neste ano devido a seu trabalho sobre o efeito fotoelétrico.

Em 1933, Hitler alcançou o poder, e Einstein foi aconselhado a sair da Alemanha, e assim foi morar nos Estados Unidos, onde dez anos depois teve o início do projeto da construção da bomba atômica, na qual Einstein era contra e não teve participação.

No dia 18 de abril de 1955 Albert Einstein morre com 76 anos devido a um aneurisma em Princeton.

Movimento Browniano

O movimento Browniano, foi obervado por botânico chamado Robert Brown, que colocou grãos de pólen em uma superfície que continha água, e em seu microscópio reparou que as gotas não paravam de se movimentar. Em um primeiro momento ele acreditou que o grão de pólen estava vivo. Mas depois de fazer algumas observações em outros materiais, percebeu que esse mesmo movimento também ocorria dentro de bolhas de ar que existiam em cristais de quartzo. Devido os cristais de quartzo terem se formado a milhões de anos Robert Brown constatou que naquele movimento não poderia haver vida. Mesmo assim publicou essas observações. Essas observações levaram ao segundo grande trabalho publicado por Einstein em 1905, o trabalho sobre o movimento Browniano. Utilizando a idéia da difusão das partículas de um soluto em uma solução diluída(água com açúcar), ele trabalhou para tentar estimar o diâmetro medio de uma partícula e também na determinação do número de avogadro(que até a época era apenas teórico). Eintein imaginou que uma partícula deveria se propagar de forma aleatória em fluído, devido ao número de colisões que ela sofre a cada instante. Ele citou o exemplo de abrir um frasco de perfume em um quarto, Se não houvessem átomos, você deveria sentir o cheiro muito rapidamente, pois o perfume(cheiro) deveria se desolcar de forma retilínea. Como isso não acontece, ele alegou que era devido a existência de átomos. Sendo assim, ele obteve uma expressão para relacionar a difusão de uma partícula em um fluído com temperatura do mesmo, onde a partícula citada está se movimentando. Em seguida utilizou-se da idéia de que se uma molécula se desloca em fluído a probabilidade dela se deslocar para a direita, é idêntica a probabilidade dela se deslocar para a esquerda(problema do marinheiro bêbado), ele chegou em uma expressão que relacionava a difusão com o tempo. Mas devido a um pequeno erro no cálculo do coeficiente de difusão, Eintein chegou em um resultado que era algumas vezes menor que o resultado atual. O resultado atual para o número de avogadro foi cálculado por Perrin.O mais importante não foi o resultado no qual Eintein chegou, mas sim o fato de ter comprovado matematicamente e a existência dos átomos, e ainda ter uma evidência experimental o movimento Browniano.

Teoria da Relatividade

Na teoria darelatividade havia alguns problemas em aberto com relação a existência ou não do éter, mesmo com o experimento Michelson e Morley, Eistein formulou a sua teoria sem se quer utilizar desse experimento. Einstein criticou o espaço absoluto e começou a introduzir a noção de força ficticia , com isso sua teoria da relatividade , começou a trabalhar em espaços que não eram mais tridimenssionais mas sim com quatro dimenssões , o espaçotempo , passou a ser uma dimenssão também , iniciou também a concepção de espaço curvo . Portanto os dois postulados que ele formulou foram (1)Postulado : Não é possivel distinguir um sistema de referência de outro movendo-se com velocidades constantes em magnitude e direção em relação a ele . Tais sistemas são chamados de Inerciais Formulado segundo o livro do Segré. (2) Postulado : Constancia da velocidade da Luz.

Efeito Fotoelétrico

As concepções do Efeito fotoelétrico , vieram após o tratamento da onda eletromagnética como um fóton de luz , ouv seja analogicamente um pacotinho de luz , essa concepçaõ acabou por tirar a visão macanicista que se tinha da Física e introduzir um caráter Ficticio , onde para essa onda eletromagnética não precisava mais de um meio para a sua propagação . Definição segundo a Winkipedia: O efeito fotoelétrico é a emissão de elétrons por um material, geralmente metálico, quando exposto a uma radiação eletromagnética (como a luz) de frequência suficientemente alta, que depende do material. Ele pode ser observado quando a luz incide numa placa de metal, literalmente arrancando elétrons da placa. Observado a primeira vez por Heinrich Hertz em 1887[1], o fenômeno é também conhecido por "efeito Hertz"[2][3], não sendo porém este termo de uso comum.

Os elétrons que giram à volta do núcleo são aí mantidos por forças de atração. Se a estes for fornecida energia suficiente, eles abandonarão as suas órbitas. O efeito fotoelétrico implica que, normalmente sobre metais, se faça incidir um feixe de radiação com energia superior à energia de remoção dos elétrons do metal, provocando a sua saída das órbitas: sem energia cinética (se a energia da radiação for igual à energia de remoção) ou com energia cinética, se a energia da radiação exceder a energia de remoção do elétrons. Simulação interativa do Efeito fotoelétrico: http://phet.colorado.edu/en/simulation/photoelectric

Relatividade e Ensino Médio

Podemos perceber que introduzir conveitos de física moderna no ensino médio é difícil, porém é possível, como os conceitos são bastante complicados, acredito que uma boa maneira de se ensinar estes conceitos é mostrando a história da física moderna, pois assim o aluno pode perceber como se dá a construção da ciência e como ela transforma a sociedade como um todo. Além disso é interessante mostrar a parte humana do cientista, pois muitas vezes os alunos acabam sendo levados a acreditar que cientistas são pessoas diferentes, e que já nascem gênios, e podem não perceber que podem se tornar cientistas também se quiserem.

Vídeo

Esse vídeo mostra uma parte de um episódio do programa O Mundo de Beckman, gravado em 1993, onde Beckman interpreta Albert Einstein para explicar, de forma simplificada, a teoria da Relatividade. Clique aquipara visualizar o vídeo.

• Este vídeo é muito interessante para ser passado no ensino médio, pois muitas vezes os alunos querem saber sobre a teoria da relatividade de Albert Einstein, porém, parece ser algo muito complexo para eles entenderem. Este vídeo mostra que relatividade pode ser explicada de forma simples, é interessante que o professor passe vídeos como este para os alunos conseguirem entender um pouco mais sobre esse assunto.

Este segundo vídeo é a reprodução da voz de Albert Einstein "explicando", qualitativamente e conceitualmente de maneira simples, a equação $E=mcc$.

Einstein e a Religião

O livro "Einstein e a Religião" do historiador da ciência Max Jammer[1] nos relata sobre a indissociabilidade entre os pensamentos religiosos e Einstein e suas teorias, particularmente na Teoria da Relatividade. É de Einstein a frase " A religião sem a ciência é manca e a ciência sem a religião é paralítica". Einstein cria em Deus e entendia que a inspiração para suas teorias provinha de Deus. Apesar de discordar das religiões, entendia a "religião", quando referente à crença em Deus, e não à instituição religiosa, como algo fundamental e promovedor da ciência. Nesse sentido,era religioso.