domingo, 22 de novembro de 2009

J.Chadwick: conservação da quantidade de movimento para determinar a massa do neutron

Físico inglês, recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1935 pela descoberta do nêutron. Trabalhou com o famoso cientista E. Rutherford, investigando a natureza dos números atômicos.
Nêutrons - 1932 James Chadwick membro da equipe, de Rutherford, descobre os nêutrons, partículas nucleares com a mesma massa do próton mas com carga elétrica neutra.
Conhecedor das idéias de Rutherford, Chadwick percebeu que essa nova radiação constituía, ou melhor, tinha fortes indícios de ser a partícula procurada por seu colega, pois ela deveria ter carga nula,por atravessar facilmente as folhas de metais, indicando que não interagia. Também teria massa elevada e assim energia suficiente para arrancar os núcleos de hidrogênio (prótons) do bloco de parafina. O bloco de parafina, que como se sabe é rica em Hidrogênio. Os prótons foram identificados usando uma câmara de nuvens, também conhecida como câmara de Wilson. As energias dos prótons foram determinadas através dos seus alcances em diferentes gases introduzidos na câmara. Com base em massas dos átomos dos gases, já determinados anteriormente, Chadwick conclui que se, de fato, uma partícula de carga nula e massa próxima ao do próton. Estava assim descoberto o NÊUTRON, o mais novo constituinte da matéria. Mais uma vez a física passava por uma nova revolução e a natureza era vista de outra maneira.
Agora, o átomo que há menos de 40 anos era algo indivisível, passava a ser constituído por três
partículas: elétron, próton e nêutron.
Assim, o Nitrogênio passou a ser constituído por 7 prótons e 7 nêutrons no núcleo, portanto 14
partículas, e com 7 elétrons girando ao redor. Como prótons e nêutrons têm spin ½ , o núcleo pode ter spin inteiro de acordo com as observações experimentais.
Também estava desvendada a constituição da radiação a, que já se sabia ser o núcleo do átomo de He, passava a ser composto por dois prótons e dois nêutrons e, compreendendo ainda melhor a transmutação dos elementos. Porém, ainda não se sabia porque somente algumas substâncias irradiavam naturalmente.
Conservação da Quantidade de Movimento

O produto da massa m de um corpo por sua velocidade v é uma grandeza denominada quantidade de movimento do corpo. Um caminhão se 4 toneladas movendo-se a 5 quilômetros por hora, tem a mesma quantidade de movimento que um carro de 2 toneladas se movendo a 10 quilômetros por hora. Conservação da quantidade de movimento.
A energia não é a única grandeza que se conserva nos fenômenos físicos. Também se conserva a quantidade de movimento. Sempre que um corpo ganha quantidade de movimento, algum outro deve perder igual quantidade de movimento. Jogue uma bola contra outra igual, em repouso. Se a segunda bola é atingida em cheio ela sai com toda a quantidade de movimento, ficando a outra parada. Se você atinge uma bola de beisebol com o taco, este perde velocidade, enquanto a bola sai velozmente.
A perda de quantidade de movimento do taco é igual à quantidade de movimento ganha pela bola. Quantidade de movimento nunca é criada ou destruída. Sempre que um corpo ganha quantidade de movimento, outro corpo perde igual quantidade de movimento. Essa é a lei da conservação da quantidade de movimento.
Os cientistas acreditam que existe atualmente no Universo a mesma quantidade de movimento que há um bilhão de anos. Quando você dá um tiro de espingarda a quantidade de movimento para a frente, positiva, da bala, é igual à quantidade de movimento para trás, negativa, da espingarda.
A soma das duas, positiva e negativa, é nula, como era nula a quantidade de movimento antes do tiro. O tiro não produz nenhuma quantidade de movimento. A quantidade de movimento positiva de um foguete é igual à quantidade de movimento negativa dos gases que são ejetados para trás.
A lei que exprime a conservação da quantidade de movimento é válida qualquer que seja o número de objetos, e independe de suas dimensões. Ela se aplica tanto às partículas fundamentais (que são muito menores que o átomo) quanto às colisões de veículos e às galáxias. Ela é válida quer os corpos permaneçam unidos após o choque, quer saltem depois de se tocarem.


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