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Title: Eletromagnetismo de Galileu: Mudanças de referencial no ensino de eletrodinâmica
Authors: Santos, Aroaldo de Souza
metadata.dc.contributor.advisor: Souza, Reinaldo Faria de Melo e
metadata.dc.contributor.members: Souza, Reinaldo Faria de Melo e
Dechoum, Kaled
Sobreiro, Rodrigo Ferreira
Issue Date: 2019
Publisher: Universidade Federal Fluminense
Citation: Santos, Aroaldo de Souza. Eletromagnetismo de Galileu: Mudanças de referencial no ensino de eletrodinâmica. 2019. 55f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Física) - Instituto de Física, Universidade Federal Fluminense, 2019.
Abstract: O princípio da relatividade de Galileu estabelece que as leis da mecânica são as mesmas em qualquer referencial inercial. Isto implica no fato de que a força em mecânica newtoniana é a mesma em todos os referenciais inerciais. Por exemplo, a força gravitacional é invariante pois depende apenas da distância relativa entre os corpos. Porém, na eletrodinâmica a força de Lorentz, responsável pela dinâmica das cargas, depende explicitamente da velocidade. Como sabemos a velocidade de um corpo depende sempre do sistema de referencia adotado. Sendo assim, será que o princípio da relatividade é aplicado ao eletromagnetismo? O que aconte com o campo elétrico e o campo magnético em diferentes referenciais? Problemas simples como o de uma carga em movimento na presença de um campo magnético uniforme, a primeira vista, pode apresentar respostas diferentes dependendo do sistema de referencia adotado. Para compensar esses efeitos indesejáveis, os campos elétrico e magnético devem se transformar. A partir de exemplos simples veremos como construir uma transformação para os campos que preserve a simetria de Galileu para baixas velocidades (v << c). Veremos a existência de dois diferentes limites de Galileu no eletromagnetismo clássico, o limite elétrico e o limite magnético, cada um deles com um conjunto diferentes de equações para a transformação dos campos. Levando em conta que mudança de referencial é um conceito abstrato para os estudantes, faremos uso dos recursos computacionais, em especial as animações, para proporcionar uma melhor compreensão e visualização dos fenômenos estudados.
metadata.dc.description.abstractother: Galileo’s principle of relativity states that the laws of mechanics are the same in any inertial frame. This implies that force is invariant in any boost between inertial frames. This is the case, for instance, of the gravitacional force, which depends only upon the distance between the masses. However, in electrodynamics, the Lorentz force, which is responsible for the dynamics of electric charges, explicitly depends on velocity, and as we know the velocity of a body always depends on the adopted reference system. So is the principle of relativity applied to electromagnetism? What happens to the electric field and the magnetic field in different frames? Simple problems such as a moving charge in the presence of a uniform magnetic field, at first glance, could give different results in differents frames. To compensate for these undesirable effects, the electric and magnetic fields must transform. In this work we study simple examples which can lead us to formulas expressing the transformation of fields which is compatible with galilean symmetry for low velocities (v << c). We will see that there are two different Galileo limits in classical electromagnetism, the electric limit and the magnetic limit, each carrying a different set of equations for the transformation of the fields. Considering that referential change is an abstract concept for students, we will make use of computational resources, especially animations, to provide a better understanding and visualization of phenomena in different references.
URI: https://app.uff.br/riuff/handle/1/13196
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