LABORATÓRIO DIGITAL DE FÍSICA

Física Moderna com hipótese, cálculo e resposta visual

Plataforma modular para professores e estudantes testarem parâmetros, visualizar fenômenos, interpretar resultados e compreender o domínio de validade de cada modelo físico.

Público: Ensino Médio avançado, graduação e formação docente

Explorar simulações
MÓDULOS INTERATIVOS

Simulações científicas

Interfaces responsivas, cálculos em tempo real e demonstrações construídas para uso em sala de aula, estudo autônomo e formação docente.

MÓDULO 01 · DISPONÍVEL

Radiação de Corpo Negro

Planck, Wien, Stefan-Boltzmann e catástrofe ultravioleta

Simulação auditada com curva espectral real, faixa visível, cor de temperatura e comparação com Rayleigh-Jeans.

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MÓDULO 02 · DISPONÍVEL

Relatividade Restrita

Viagem relativística, relógios, nave e paradoxo dos gêmeos

Simulação auditada com viagem Terra–estrela, fator de Lorentz, dilatação temporal, contração de comprimento, momento relativístico, gêmeos e diagrama espaço-tempo.

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MÓDULO 03 · DISPONÍVEL

Relatividade Geral

Curvatura, deflexão da luz, redshift gravitacional e GPS

Simulação auditada com malha espaço-tempo didática, deflexão fraca da luz, redshift de Schwarzschild e correções relativísticas de GPS.

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MÓDULO 04 · DISPONÍVEL

Fluxo de Fourier

Condução térmica transiente

Simulação auditada com câmera térmica, materiais reais, fluxo de Fourier, potência térmica, difusividade e equação do calor 1D resolvida em tempo real.

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MÓDULO 05 · DISPONÍVEL

Efeito Fotoelétrico, Placa Solar e Compton

Regimes separados, limiar quântico e espalhamento

Simulação auditada separando fotoemissão em metal, absorção fotovoltaica em semicondutor e espalhamento Compton, com cálculos ao vivo e gráficos por regime.

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MÓDULO 06 · DISPONÍVEL

Átomo de Bohr

Níveis, raios em Ångström, fótons e séries espectrais

Simulação auditada de sistemas hidrogenoides com níveis, raios em Å, transições como mudanças de estado, emissão/absorção de fótons e séries espectrais.

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MÓDULO 07 · DISPONÍVEL

Buracos Negros

Schwarzschild, Kerr, horizontes, ergosfera, ISCO e disco de acreção

Simulação auditada de Schwarzschild e Kerr com horizontes, ergosfera, esfera de fótons, ISCO, órbitas estáveis e plunge abaixo do ISCO.

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MÓDULO 08 · DISPONÍVEL

Radiação de Hawking

Temperatura, potência, perda de massa e evaporação

Simulação auditada de evaporação semiclássica: temperatura de Hawking, potência idealizada, perda de massa, tempo de vida, comparação com a CMB e visualização abstrata de modos quânticos.

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LEITURA COMPLEMENTAR

Conexões conceituais

Textos curtos para transformar a observação da simulação em explicação física e discussão em aula.

01

Por que o Sol não é verde?

Embora o pico espectral do Sol esteja próximo do verde-amarelado, ele emite em ampla faixa do visível. A combinação percebida pelos olhos humanos é aproximadamente branca antes da dispersão atmosférica.

02

Relógios realmente desaceleram?

Sim. Em relatividade restrita, relógios em movimento relativo acumulam menos tempo próprio. O efeito foi confirmado com múons atmosféricos, relógios atômicos e sistemas de navegação que precisam considerar efeitos relativísticos.

03

Por que o GPS precisa da relatividade?

Relógios em satélites GPS sofrem dois efeitos principais: por estarem em maior potencial gravitacional, adiantam em relação à superfície; por se moverem rapidamente, atrasam pela relatividade restrita. O saldo é de dezenas de microssegundos por dia, suficiente para causar erros de navegação se não for corrigido.

04

Intensidade não aumenta a energia do elétron no efeito fotoelétrico

Em metais, aumentar a intensidade aumenta o número de fótons incidentes e a corrente fotoelétrica, desde que a frequência supere o limiar. A energia cinética máxima depende de hf − φ, não da intensidade.

05

Por que o modelo de Bohr ainda é ensinado?

Apesar de não representar a mecânica quântica moderna completa, o modelo de Bohr calcula corretamente várias linhas do hidrogênio e introduz quantização de energia, níveis estacionários e espectros discretos de forma visual.

06

Buracos negros astrofísicos quase não evaporam hoje

A temperatura de Hawking de um buraco negro de massa solar é de cerca de 6×10⁻⁸ K, muito menor que a radiação cósmica de fundo. Por isso, em condições atuais, buracos negros astrofísicos absorvem mais radiação do que emitem por Hawking.

VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM

Questões comentadas

Use as perguntas após a exploração dos parâmetros. O gabarito fica recolhido para favorecer a tentativa antes da leitura da explicação.

Q01

Se a temperatura de um corpo negro aumenta, o que acontece com o comprimento de onda de pico?

  1. Aumenta
  2. Diminui
  3. Permanece constante
  4. Torna-se infinito
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Resposta: alternativa B.

Pela Lei de Wien, λmax = b/T. Portanto, quando T aumenta, λmax diminui.

Q02

Em uma viagem relativística a 0,8c, qual grandeza explica a diferença de idade entre os gêmeos?

  1. A distância angular da estrela.
  2. O fator de Lorentz γ e o tempo próprio ao longo da trajetória.
  3. A massa da estrela de destino.
  4. A cor da nave.
  5. A temperatura do espaço.
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Resposta: alternativa B.

A diferença de idade é calculada pelo tempo próprio acumulado. Para movimento uniforme, Δτ = Δt/γ. Na viagem de ida e volta, a nave também muda de referencial, quebrando a simetria entre os gêmeos.

Q03

Na aproximação de campo fraco da Relatividade Geral, o que acontece com o ângulo de deflexão da luz quando o parâmetro de impacto b aumenta?

  1. Aumenta proporcionalmente a b
  2. Diminui aproximadamente como 1/b
  3. Permanece constante
  4. Fica independente da massa central
  5. Só existe se a luz tiver massa
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Resposta: alternativa B.

Na aproximação de campo fraco, θ = 4GM/(bc²). Portanto, para massa M fixa, o ângulo de deflexão diminui quando b aumenta.

Q04

No efeito fotoelétrico em um metal, se a luz incidente tem energia menor que a função trabalho, o que acontece ao aumentar a intensidade?

  1. A energia cinética dos elétrons aumenta até haver emissão.
  2. A quantidade de fótons aumenta, mas nenhum elétron é emitido enquanto Eγ < φ.
  3. O comprimento de onda diminui automaticamente.
  4. A função trabalho do metal cai para zero.
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Resposta: alternativa B.

A emissão exige que cada fóton tenha energia mínima φ. Intensidade maior significa mais fótons, mas não aumenta a energia individual de cada fóton.

Q05

No modelo de Bohr para o hidrogênio, uma transição de n = 3 para n = 2 produz qual tipo de processo?

  1. Absorção de fóton
  2. Emissão de fóton
  3. Nenhuma transição
  4. Ionização obrigatória
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Resposta: alternativa B.

Como o elétron passa de um nível de maior energia para um nível de menor energia, a diferença de energia é emitida como fóton. Para H, essa é a linha Hα da série de Balmer, no vermelho visível.

Q06

Na fórmula semiclassica da radiação de Hawking, o que acontece com a temperatura quando a massa do buraco negro diminui?

  1. A temperatura diminui proporcionalmente à massa.
  2. A temperatura permanece constante.
  3. A temperatura aumenta, pois T_H é proporcional a 1/M.
  4. A temperatura só depende do raio da estrela original.
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Resposta: alternativa C.

A temperatura de Hawking é T_H = ℏc³/(8πGMkB). Portanto, para constantes físicas fixas, T_H cresce quando a massa M diminui.

PROJETO EDUCACIONAL

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