O cálculo da velocidade da luz: 300 mil km/s. Resumo de Física

Hoje em dia, com os modernos instrumentos eletrônicos, é fácil conferir a velocidade da luz. Mas, ela foi descoberta com precisão em 1676, apenas com a observação do céu.

A equação mais famosa da física foi desenhada por Albert Einstein, é a da Teoria da Relatividade. Ela ela traz uma síntese do que seria a natureza em seu estado de energia, e carrega em sua centralidade a velocidade da luz. Einstein e a velocidade da luzPara você “ler esta fórmula” é preciso dizer que “a energia (de um corpo) é igual à massa (deste corpo) multiplicada pela velocidade da luz ao quadrado”.

São, portanto, dois componentes (Massa e a Velocidade da Luz), cuja resultante, a Energia, é representada em Joules. Veja neste resumo de Física o básico sobre a Velocidade da Luz, e sobre a natureza de onda eletromagnética.

O Cálculo da Massa

Determinar a massa de um corpo é relativamente simples. O caminho mais curto na física para determinar a massa de um corpo é fazer o cálculo do seu volume vezes a densidade, e o resultado é dado em quilogramas. Veja as dicas  sobre o cálculo da Massa no resumo sobre as Grandezas na Física.

A massa é dada pela quantidade de matéria que constitui este corpo ou objeto, por isso ela tem como elementos em seu cálculo o volume e a densidade. Uma vez calculada, a massa é uma grandeza escalar dentro da Física. E, neste caso, uma vez definida a massa de um corpo, ela é invariável.

O Cálculo da Velocidade da Luz

O histórico de tentativas para fazer o cálculo da velocidade da luz tem dois marcos significativos no século XVII. Logo no começo, em 1638, o astrônomo, matemático e físico Galileu Galilei criou um experimento baseado em duas lanternas instadas a uma distância próxima de 1,5 km.

A luz destas lanternas podia ser tapada e destapada em tempos definidos, e a tentativa era calcular “o tempo” que a luz demoraria a chegar no outro ponto. O resultado inicial de Galileu foi de que a velocidade era extremamente rápida, para ele, praticamente instantânea, mas sem determinar uma medida.

Quarenta anos depois, em Paris, um astrônomo da Dinamarca, Ole Roemer, criou uma outra metodologia, baseada na observação do mesmo planeta adotado por Galileu para demostrar que a terra é que girava ao redor do Sol. E, Roemer chegou ao resultado preciso de 300 mil quilômetros por segundo.

As luas de Júpiter

Roemer observou o comportamento dos eclipses das luas de Júpiter, e constatou que os tempos medidos para os intervalos em que eles aconteciam variavam. Isto não fazia sentido, pois deveriam ser constantes estes espaços de tempo.

Ole Roemer deduziu que, na verdade o que variava era o tempo que demorava para a informação luminosa dos eclipses chegar à terra, e que isto estava relacionado à posição de Júpiter e da Terra em suas órbita. Ora mais próximos, ora mais distantes um do outro.

O cálculo da velocidade da luz

Veja na imagem como Ole Roemer estabeleceu o diagrama de observação a partir do qual utilizou as equações da Mecânica Celeste de Johannes Kepler, e chegou à velocidade da Luz.

Ele fez os cálculos matemáticos, e chegou à velocidade de 300 mil quilômetros por segundo para a velocidade da luz. De lá para cá foram inventados instrumentos de alta precisão e métodos cada vez mais sofisticados.

A precisão máxima a que se chegou no século XX, com o usode todas as tecnologias, foi de que a velocidade da luz seria de 299.792,458 quilômetros por segundo.

Este número equivale a uma confirmação elogiosa para Ole Roemer, que chegou aos 300 mil km/s  já no século XVII, muito mais com inteligência e sabedoria do que com instrumentos poderosos. Ele tinha uma luneta, uma ampulheta, lápis e papel para fazer contas.

A Natureza da Luz

Veja agora com o professor Antônio Martins, o Tonho da Física, do canal do Curso Enem Gratuito,  uma aula-show para você entender a diferença entre as Ondas Mecânicas, como a onda sonora, e as Ondas Eletromagnéticas, que é onde está classificada a luz.

As dicas do professor Tonho:

  1. Ondas não carregam matéria
  2. Ondas transportam única e exclusivamente energia
  3. Veja os dois tipos de Ondas: Ondas Mecânicas, e Ondas Eletromagnéticas
  4. As Ondas Mecânicas, como a onda sonora, somente se propagam através de um meio material.
  5. As Ondas Eletromagnética, como a luz, tem propagação independente do meio material, e se propagam no vácuo.
  6. Outras ondas eletromagnéticas: Ondas de Rádio; Ondas de um forno de Microondas.
  7. A velocidade das ondas eletromagnéticas é a velocidade da luz: 300 mil km/s

 

A Mecânica Celeste

Veja uma aula-show sobre as Três Leis de Kepler e como ele calculou com exatidão  a órbita dos Planetas, no século XVII.

Veja os modelos Geocêntricos (quando se imaginava que a Terra era o centro do Universo), e os modelos Heliocêntricos, em que a Terra é que gravita em órbita em torno do Sol.

É você pra mandar bem nas questões de Física.

João Vianney dos Valles Santos

Psicólogo e jornalista, Vianney é diretor do Blog do Enem. Tem doutorado em Ciências Humanas, coordenou o Laboratório de Ensino a Distância da UFSC, e Dirigiu o Campus Unisul Virtual. É consultor de EaD da Hoper Educação.
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