Tópico: Perguntas sem-vergonha sobre física...

[Correio]

Sério Geotecton? É por estas e outras que prefiro o homem aranha, a alcunha aranha vem do fato do Peter Park ter levado uma picada de aranha( a fofoca corre que era radioativa, mas alguns falam de uma mudada geneticamente) e o homem...não sei bem, mas acho que o PP é homem né?

[Cientista]

Eu tinha visto isso (a pergunta do forista Tiago...  ...Mabumbo... whatever) mas também não sabia o que você tinha em trama. Resolver essa equação de modo tão amplo é inviável. Montar essa equação é inviável! Acho... O material de maior permanência em média de toda e qualquer aplicação cabível..., ainda que considerando a aplicabilidade de acordo com as propriedades necessárias... Me parece muito difícil. Enviaram uma sonda para Vênus e, só para providenciar uma pequenina janela que permitisse a uma câmera a visualização do ambiente, o único material possível foi um pequeno disco cortado de um dos maiores diamantes já encontrados. Levaram meses ou anos para cortar aquilo. Entre diversas propriedades físicas (e "químicas") necessárias para suportar a alta temperatura do meio e a atividade química, que seriam preenchíveis por muitos diferentes materiais, estava a transparência, que só foi preenchível pelo valioso alótropo carbônico.

Ainda assim, agora que foi mencionada uma viagem interestelar que demoraria muito mais tempo que o que se espera no cotidiano humano, acho que dá para indicar um "material" extraordinário: a 'renovação' (podem adotar algum desses nomes tecnobabosentos de estorinhas para criancinhas, se desejarem, como 'renovântium' ou 'renovoltam' ou 'renovônio/renovoltônio'... uma bobagem qualquer dessas), que pode ser traduzida como uma aplicação de energia. O revestimento (e outros materiais teciduais, senão todos) de tantos seres vivos é um material desse tipo.

[_tiago]

O ouro é bem estável. Uma jóia que vc largar aqui ficará por muuuiiito tempo. Imagina então no espaço...
Mas uma espaçonave de diamante também é uma boa idéia.

[D|V]

Se os bósons de Higgs são os responsáveis por conferir massa às partículas, como eles próprios tem massa não-nula?

[Cientista]

Até algumas dezenas de horas atrás, eu até achava este um problema de alguma significância (e não o de maior!) para os crentes na... "teoria". Mas, diante de toda aberração que vi e ouvi nas últimas horas, entendo que reduz-se a um dos menores problemas relacionados à coisa toda.

[Cientista]

O ouro é bem estável. Uma jóia que vc largar aqui ficará por muuuiiito tempo. Imagina então no espaço...
Mas uma espaçonave de diamante também é uma boa idéia.

Ideias brilhantes para sonhos dourados...

[_tiago]

Hein? 

Nave conceito transforma vácuo em energia

[_tiago]

Hein? 

Nave conceito transforma vácuo em energia

Snow? Manhatan? Dbor? Cadê o Dbor? Como se escreve Dbor? 

[SnowRaptor]

Snow? Manhatan? Dbor? Cadê o Dbor? Como se escreve Dbor? 

DBohr

Acho que faz sentido, mas o problema mesmo é como "organizar" essa energia (que, em princípio, é isotrópica) para gerar empuxo.

Fico pensando numa mistura de radiação de Hawking e efeito Casimir.

[Hold the Door]

Hein? 

Nave conceito transforma vácuo em energia

Tsc, tsc, isso já foi feito faz tempo pela MGM

[Price]

Se colocarmos dois espelhos perfeitos no ângulo perfeito e um feiche de luz entre eles a luz se reflitirá infinitamente?

O que acontece se colocarmos um elástico exercendo uma força x a uma mola que anule tal força x exercendo uma força x contrária?

Dramatização

[SnowRaptor]

Se colocarmos dois espelhos perfeitos no ângulo perfeito e um feiche de luz entre eles a luz se reflitirá infinitamente?

Se os espelhos forem ideais, sim. O problema que espelhos reais são feitos de átomos e costumam ter camadas de vidro entre elas e alguma luz acaba espalhada ou absorvida.

O que acontece se colocarmos um elástico exercendo uma força x a uma mola que anule tal força x exercendo uma força x contrária?

Dramatização

Você quer dizer que a mola está comprimida, com comprimento menor que seu comprimento de repouso e o elástico está estirado, mais longo que seu comprimento relaxado, de forma a anular a força restauradora da mola?

Supondo que eles estejam confinados a se mover em uma única dimensão (ao longo do comprimento), se você colocar o sistema numa extensão em que a força restauradora da mola iguale a do elástico, ela vai ficar parada.

Quando você colocar esse negócio pra oscilar as coisas vão ficar engraçadas, porque quando o elástico fica mais curto que seu comprimento de equilíbrio, ele deixa de exercer uma força restauradora.

[Price]

Se colocarmos dois espelhos perfeitos no ângulo perfeito e um feiche de luz entre eles a luz se reflitirá infinitamente?

Se os espelhos forem ideais, sim. O problema que espelhos reais são feitos de átomos e costumam ter camadas de vidro entre elas e alguma luz acaba espalhada ou absorvida.

O espelho não poderia ser feito de algo que não é vidro? Digamos, uma "chapa de metal polida"?

Você quer dizer que a mola está comprimida, com comprimento menor que seu comprimento de repouso e o elástico está estirado, mais longo que seu comprimento relaxado, de forma a anular a força restauradora da mola?

Isso, a mola está menor que o seu tamanho normal, e o elástico maior que o seu estado normal.


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Outra pergunta: Se os buracos negros "sugam" (ou absorvem(?)) a luz, não pode-se afirmar que a mesma não tem massa, correto?

[SnowRaptor]

O espelho não poderia ser feito de algo que não é vidro? Digamos, uma "chapa de metal polida"?

Poderia, mas mesmo assim haveria absorção, reemissão e espalhamento.

Outra pergunta: Se os buracos negros "sugam" (ou absorvem(?)) a luz, não pode-se afirmar que a mesma não tem massa, correto?

Pode, sim. Fótons não possuem massa, e é por isso que podem se deslocar à velocidade da luz.

Lembre-se que outra forma de entender a gravidade é a distorção do espaço-tempo, de forma que a geodésica (trajetória mais curta entre dois pontos do espaço) se distorce. A luz segue essa geodésica e, no caso de buracos-negros, elas apontam para a singularidade, cruzando o horizonte de eventos.

[Feynman]

Se colocarmos dois espelhos perfeitos no ângulo perfeito e um feiche de luz entre eles a luz se reflitirá infinitamente?

Se os espelhos forem ideais, sim. O problema que espelhos reais são feitos de átomos e costumam ter camadas de vidro entre elas e alguma luz acaba espalhada ou absorvida.

O espelho não poderia ser feito de algo que não é vidro? Digamos, uma "chapa de metal polida"?

Aí que está: simplesmente não existem espelhos ideais. Podes diminuir as perdas, mas não eliminá-las.

Outra pergunta: Se os buracos negros "sugam" (ou absorvem(?)) a luz, não pode-se afirmar que a mesma não tem massa, correto?

É exatamente isso, a luz TEM massa. O fóton tem uma massa de repouso nula, mas ele nunca está parado. Logo, sempre possui uma massa relativística.

Respondi isso porque lembrei-me de outra questão associada: ao que parece, Newton já tinha calculado uma deflexão para a luz. Como diabos ele fez isso antes da Relatividade Geral?

[Feynman]

Eu tenho uma possível resposta, que não sei se é adequada, para a seguinte pergunta:

Um raio de luz, ao incidir em um meio como o vidro de um prisma, por exemplo, é (também) refratado e tem sua velocidade diminuída (é comum valores em torno de 2Exp8 m/s). Ao deixar o prisma, este raio de luz volta ao habitual c (ou bem próximo disso, no caso do ar). Pois bem: de onde veio este ganho de momento? Ora, tínhamos algo a 2Exp8 m/s que passa a ter 3Exp8 m/s. A luz foi acelerada? Se sim, de onde veio esta energia? O que está acontecendo aqui?

[Amaraticando]

Eu tenho uma possível resposta, que não sei se é adequada, para a seguinte pergunta:

Um raio de luz, ao incidir em um meio como o vidro de um prisma, por exemplo, é (também) refratado e tem sua velocidade diminuída (é comum valores em torno de 2Exp8 m/s). Ao deixar o prisma, este raio de luz volta ao habitual c (ou bem próximo disso, no caso do ar). Pois bem: de onde veio este ganho de momento? Ora, tínhamos algo a 2Exp8 m/s que passa a ter 3Exp8 m/s. A luz foi acelerada? Se sim, de onde veio esta energia? O que está acontecendo aqui?

A energia de um fóton é proporcional à sua frequência.
Quando a luz é refratada, sua frequência se mantém, mas seu comprimento de onda diminui (dentro do vidro), de maneira que quociente velocidade da luz no meio/comprimento de onda se mantém constante.

[Feynman]

Ok. Mas este coeficiente se manter constante não responde totalmente a pergunta.

EDIT: No caso de um movimento de rotação, por exemplo, a velocidade angular pode aumentar com a diminuição do raio de rotação, pela conservação do momento angular. Para a velocidade da luz aumentar, alguma grandeza diminuiu? Qual?

[SnowRaptor]

O que é conservado é o momento e a energia, não a velocidade.

A energia de um fóton é dada por , onde h é a constante de Planck e é a frequência da luz. O momento do fóton é dado por . Nenhum dos dois varia quando a luz passa de um meio para outro com índice de refração diferente.

[Feynman]

Probleminha com o Latex ali.   

Pois é, então o que permanece da pergunta continua sendo o relevante: olhando para um fóton, como sua velocidade aumenta?

[Dr. Manhattan]

Probleminha com o Latex ali.   

Pois é, então o que permanece da pergunta continua sendo o relevante: olhando para um fóton, como sua velocidade aumenta?

Na verdade, a pergunta mais pertinente seria: "porque o fóton fica mais lento dentro do prisma?"

A velocidade da luz é menor em um meio dielétrico por causa do fenômeno da dispersão. Ou seja, dentro do meio, a dependência da frequência da luz com o inverso do comprimento de onda (a chamada Relação de Dispersão) deixa de ser uma linha reta, virando uma curva (ver figuras). Isso acontece porque o fóton se acopla a certas excitações do meio, sejam elas mecânicas (fônons) ou eletrônicas (plasmons, excitons). Isso faz com que os fótons no meio fiquem "vestidos", algo que lembra o mecanismo de Higgs. Esses fótons "vestidos" são chamados de  polaritons. Quando dizemos que a velocidade do fóton fica menor, queremos na verdade dizer que a chamada velocidade de grupo dele diminui. Esta é dada pela derivada da relação de dispersão. Note que para uma reta, esta derivada é constante. No caso de uma dispersão curva, a velocidade de grupo vai depender do comprimento de onda (ou seja, do momento do fóton - como no caso de uma partícula com massa). Quando o polariton se propaga até a superfície do meio, você pode então dizer que ele vai ter uma probabilidade de ser absorvido por algum átomo do material, e então reemitido - se for para fora do meio ele vai sair alegremente com velocidade c, como toda partícula sem massa deve fazer.*

Polaritons de excitons**:


Polaritons de fônons:



*E não, o fóton não tem massa mesmo. Você pode fazer uma equivalência entre a energia de um fóton e algum mc^2, mas isso não é o mesmo que dizer que ele "tenha" massa.

**Excitons são pares elétron-buracos que... bem, é uma longa história.

[SnowRaptor]

Na verdade, a pergunta mais pertinente seria: "porque o fóton fica mais lento dentro do prisma?"

Tava me perguntando isso hoje

Valeu!

[Feynman]

Gracias!   

Quando o polariton se propaga até a superfície do meio, você pode então dizer que ele vai ter uma probabilidade de ser absorvido por algum átomo do material, e então reemitido - se for para fora do meio ele vai sair alegremente com velocidade c, como toda partícula sem massa deve fazer.

Isto seria análogo a dizer que o fóton sempre tem velocidade c, e que a diminuição de sua velocidade de grupo é um resultado do tempo de reemissão pelos átomos da substância em questão? Pois este seria justamente o meu palpite, ao qual me referi.

...o fóton não tem massa mesmo. Você pode fazer uma equivalência entre a energia de um fóton e algum mc^2, mas isso não é o mesmo que dizer que ele "tenha" massa.

Mas sua massa relativística não é, para todos os efeitos, uma... massa? 

[Dr. Manhattan]

Gracias!   

Quando o polariton se propaga até a superfície do meio, você pode então dizer que ele vai ter uma probabilidade de ser absorvido por algum átomo do material, e então reemitido - se for para fora do meio ele vai sair alegremente com velocidade c, como toda partícula sem massa deve fazer.

Isto seria análogo a dizer que o fóton sempre tem velocidade c, e que a diminuição de sua velocidade de grupo é um resultado do tempo de reemissão pelos átomos da substância em questão? Pois este seria justamente o meu palpite, ao qual me referi.

É mais ou menos isso. Só não é exatamente isso porque estamos falando de um processo que é quântico pra burro, daí só podemos dizer: o fóton, ao passar, tem uma probabilidade de ser absorvido e reemitido, convertido em fônons, reconvertido, etc. Mais precisamente, quando dizemos que o fóton está "vestido", o que queremos dizer é que a interação com os graus de liberdade do meio causa uma renormalização do seu espectro, o que pode ser descrito usando teoria de perturbação. Em termos dos seus diagramas, isso pode ser representado assim:

...o fóton não tem massa mesmo. Você pode fazer uma equivalência entre a energia de um fóton e algum mc^2, mas isso não é o mesmo que dizer que ele "tenha" massa.

Mas sua massa relativística não é, para todos os efeitos, uma... massa? 

Duas observações: (1) na verdade, que eu saiba, existe uma certa controvérsia acerca dessa definição de massa. Eu sou do lado que defende que a massa de uma partícula fundamental é um invariante relativístico, pois se formos tratar o equivalente em massa da energia de uma partícula em pé de igualdade com a chamada massa de repouso, podemos chegar a certas inconsistências (infelizmente não lembro do argumento exato, apenas que era convincente ). (2) Como destaquei, isso só se aplica a partículas fundamentais. O próton, por exemplo, que não é fundamental, deve uma boa fração de sua massa à energia de interação entre os quarks que o compõem.

[Hold the Door]

Respondi isso porque lembrei-me de outra questão associada: ao que parece, Newton já tinha calculado uma deflexão para a luz. Como diabos ele fez isso antes da Relatividade Geral?

Na verdade, quem fez o cálculo foi Soldner, usando o modelo corpuscular para a luz e assumindo que ela é afetada pela gravidade. Dê uma lida nesse artigo e nesse outro.

O valor que se chega usando a gravitação Newtoniana corresponde a metade do valor dado pela RG e foi a base do seu primeiro teste experimental.