Física do Movimento - Tempo e Relógio Atômico

o [Música] Olá todo vamos começar a nosso curso de física do movimento essa semana um nossa primeira aula e nessa aula nós vamos falar sobre [Música] como se mede o tempo e entender um pouquinho como funciona um relógio atômico para participar da nossa conversa eu convidei o pesquisador Gustavo Peres do Instituto de Física de São Carlos do grupo de física atômica Como vai Está tudo bem Oi boa tarde Kleber tudo bem então um sábado para gente começar vamos começar com uma pergunta simples que não vai nos dificultar o tempo esse que medimos um relógio ele

passa de forma diferente para cada um de nós e ainda uma outra questão o que seria seu tempo Bom vamos lá o tempo é uma maneira como a nós enxergamos a evolução de eventos né na vida e qualquer atividade que a gente exista ou em qualquer tipo de atitude que a gente perceba né ao nosso redor para sempre ficar bem né tema é bastante mas ele passa sim de forma diferente tanto do ponto de vista de percepção paciente EA sabido está inúmeros fatores que alteram isso mas do ponto de vista científico que eu acho que

você quer saber ele tem também a sua avaliação ele Depende muito do Estado de movimento da pessoa né vídeo de nós ou melhor dos relógios que estão por aí então na gente sabe já relatividade que eu iria as cidades mais tem que isso influencia fortemente o tempo influencia o tempo e não o relógio é realmente é claro que talvez não sabemos definir da melhor forma possível como seria o tempo né mas eu acho que mediu o tempo Acho que isso a humanidade faz há muito tempo né a gente pode voltar lá nos caçadores-coletores Certamente eles

observar algumas regularidades uma alguma periodicidade para poder marcar alguns ter alguns Marcos temporais na vida deles né do ponto de vista prático assim do seu conhecimento é quando você acha que surgir esses primeiros marcadores de que forma isso tem algum consenso alguma coisa Sempre eu sei que você não é um Historiador mas do ponto de vista da física contas é essa é uma boa pergunta mas eu acredito que o Consenso é que as civilizações antigas elas ser vá vão essa regularidade principalmente na movimentação de astros celestes né é tanto no céu noturno quanto no diurno

a gente falando do sol da lua principalmente e a influência né digamos na vida cotidiana EA necessidade então de usar esse exatos que faziam esse movimento regular e periódico para definir por exemplo o mês né uma fase da lua e aí o ano como ele passou uns né três quatro meses enfim era por aí Cléber embora não seja datado precisamente Quanto isso desde que existe lilás ou a gente imagina algo em torno de cinco a dez mil anos aí já era esse agora se você tiver mais um o mesmo e artefatos o que a gente

sabe é da Nice com relógio de sol de água inventados já no antigo Egito e 35 mil anos e os relógios que foram um depois adotados pelos outros povos né aqui que foram importantes aí na civilização como os babilônios gregos mesmo chineses a E aí eles foram levando dessa mesma maneira só temos aperfeiçoamento depois a gente vê relógios já no tempo medieval né esse relógio de árvores foram muito criticados pelos povos islâmicos é até meados do século 14 me existindo também relógio de incenso e velas né Aos marcadas os de incenso a gente acredita também

que seja vindos à Índia e depois passados para a China onde eles falam conhecidos é um colher um Marco na nossa civilização ela é atribuída o surgimento dela invenção na própria Europa já no século 16 e o que se sabe é que não foi observada nenhuma ampulheta por exemplo na China antes do século 16 Então são dez séculos né está falando de bastante tempo aí a Europa medieval a gente tem já relógios mecânicos né foram desenvolvidos depois da ingestão de que a gente chama de alarmes de cima quero usados pelos bons né igrejas e monastérios

para regular mais ou menos a duração de cantos e missas entre outros rituais católicos e já no século 17 digamos assim foi o flores ter né emergiu Aí eu arrumar era dos relógios de um modo geral mecânicos né E foi uma ela muito produtiva da onde a gente fica por exemplo Gente Tá até que teve na roda aí como Leonardo dá vinte estudou já o movimento do pêndulo e descobriu essa dependência com comprimento né dá uma corda vamos assim embora o relógio de pêndulo que a gente talvez Conheça o os mais antigos conheço o relógio

do vovô lá é no móvel ele é atribuído a intenção ao Cristina ocorre que foi o cientista holandesa aí um por volta de 1906 entos e 50 1656 e ela foi considerado até então o relógio mais preciso A história é muito longa vou parar por aqui como sendo o início dessa era se é realmente eu acredito do meu com previsto e quando as distâncias o tempo para ir de um local a outro eram demoravam dias é você ter uma sincronização vamos assim temporal não seria tão importante né mas a gente parte já da revolução industrial

no século 18 século 19 é ou com o advento das máquinas a vapor vamos assim é um trem chegava numa outra cidade muito mais rápido do que um uma carroça chegava né então eu acho que aí o tempo começa a ter uma certa importância é dá para se dizer quando uma padronização de tempo uma sincronização é isso a sincronização aqui a gente está falando de uma de uma forma grosseira é quando que ela começou a a ocorrer e ela veio junto com a definição dos padrões que academia francesa propôs como seria e isso é sim

é mais ou menos contemporâneo vamos ver assim a data que a gente reconhece né advém ainda a Revolução Industrial mesmo o que parece que os ingleses eram bastante mais preocupados com isso principalmente com relação ao a sincronização da do tráfego linhas férreas né então nas suas ferrovias e aí já em 1847 a gente né Tem esse Marco aí com a introdução do GNT o Greenwich mean time e foi usado nas ferrovias depois pela própria Marinha e até indústria de transporte é que hoje a gente chama de logística a pra poder sincronizar esse dirigir né de

pessoas e mercadorias produzidas né pela pelas novas falam que sair e o GNT então é foi calibrado e é E com o tempo solar médio aqui era título Observatório real que ficava na cidade de Greenwich e mesmo ainda hoje alguns mão dele mas a gente sabe também que começa internacional precisou ele aumentou muito né quando na depois da revolução E aí foi necessário mesmo para a sociedade se modernizar e alcançar uma eficiência maior que todo esse transporte de pessoas e mercadorias você padronizar de maneira internacional medição do tempo tem um acordo não é para isso

acontecer entre a gente sabe por empresa etapas né um padrão e tempo ter muito definido depois esse padrão tempo que você medindo de forma precisa e consistente E aí uma vez medida dessa maneira ele tem que ser compartilhado é distribuído de maneira a Idêntica para todo bom então é isso aí foi esse deu origem já é Asus aí do do século 19 né a tua deve ser processo e o desenvolvimento do que hoje a gente conhece como um TC é o tempo Universal começou aí numa reunião oficialmente numa alguma colaboração de 41 Nações e foi

oficialmente acordada e e assinava uma conferência internacional dos meridianos realizada na cidade de Washington nos Estados Unidos e 1.884 para você ver alguns anos depois dessa para dominação inglesa é que é o nessa conferência a hora solar média como eram era interesse na época é foi adotada como sendo a medida no observatório real de Greenwich Como já falamos E aí foi que foi escolhida para definir o dia Universal e a partir daí o e já foi começado a contar zero horas a partir da meia-noite em Greenwich então isso tudo tava de acordo bem de acordo

com a na Inglaterra né com as definições da Inglaterra então Você colocou aí como a duração de um dia né como um sistema uma padronização né o próprio Segundo ele foi inicialmente definido como uma fração desse dia mas nós sabemos que o processo de rotação terrestre muda o tamanho desse dia né Talvez para nossa percepção do dia a dia isso não vai trazer grandes importâncias No entanto quando você fala de telecomunicações essas frações de segundo vão se acumulando acumulando e vai ter algum tipo de problema hoje atualmente em 2021 como é definido o segundo que

é a nossa unidade padrão para medir o tempo né É sim é hoje como já algum tempo segundo continua sendo definido não faz muito tempo claro mas como um intervalo de tempo ela é relativo ao período de oscilação ou de transição a entre dois estados e perfilhos o melhor dois níveis hiperfinos do estado fundamental de um átomo de Césio não perturbado e isso é devido ao fato dessa frequência se em na ordem de micro-ondas então na época a gente ainda não tinha a laser e os primeiros relógios não queriam depender de uma tecnologia que ainda

não existia Mas ela terminou hoje de micro-ondas já era bastante aceita aí o número bastante alto né são 9 bilhões 192.000 631 770 oscilações entre os resultados para você ter um segundo E aí você tem que ser capaz de contar isso e essa é a definição atual de maneira exata não há nenhum número sobrando nenhuma, depois do último valor E aí no seu local de trabalho aí na no na USP São Carlos né Tem um relógio atômico na prática para que que ele serve e esta Ótima pergunta a do teu sei uma vez que eu

não trabalho diretamente com ele é o seguinte eles usam para uma série de Pesquisas né laterais para aprender como o Perry como mantém e de fato algum tempo ele contribui também para o a po é o termo enfim para um consórcio internacional a que tem da ordem de 400 outros a replor pages né são mais parecem com experimentos voltados e que ajudam a manter Então essa esse ritmo né de medida de segundo e tudo mais no mundo e nesse consórcio Então se alimenta desses vários para tirar então o valor médio muito preciso é que é

capaz de não mudarem da ordem de 1 Milhão ou mais a ela que a gente se lembra então é ele serve como pesquisa e serve como contribuição também para hora mundial e nós sabemos que por exemplo metro Gustavo Ele é definido como a distância percorrida pela velocidade da luz em uma fração de tempo né É eu já ele depende somente de constantes universais que no caso seria a velocidade da luz quando a gente fala dessa oscilação do Sérgio né Desse átomo de Césio é nós estamos falando também de uma de uma referência de uma constante

Universal ah ah sim é essa constante é justamente Essa energia de transição entre os resultados né uma vez que num estado não perturbado E aí você precisa ter muito cuidado na hora de medir de isolar bem sistema a minha é por isso que normalmente esses relógios eles não né esse de pesquisa que contribui para o consórcio internacional eles não são distribuídos não são vendidos de maneira comercial né não são transportados Eles não estão mandando isso é tudo é muito bem conhecido naquela aquele pequeno ambiente pede alguns metros quadrados o público se você quiser então a

constante é essa dessa transa Então para de uma energia e é o que se sabe pelo menos em física que de um modo geral livre de Campos eletromagnéticos os átomos eles têm essas e a e essa energia de transição entre Estados não perturbados e portanto essa oscilação ela nunca vai variar nessas condições e é um bom padrão para você seguir então de modo que ela não é alterada pela temperatura o clima a pressão da atmosférica essas coisas todas que tem nem alterar outros tipos de osciladores comuns pelos o mesmo cristal de quartzo o era usado

e abusado o você citou a anteriormente né só para fazer um lanche conta com concurso que você tem falando o relógio do nosso nosso favor aquele que a gente puxava uma cordinha ele ficava oscilando um relógio de pêndulo é possível fazer um paralelo de um relógio de pêndulo de um relógio atômico claro que a gente não vai ter um relógio atômico na nossa sala né nem no braço É sim é um o meu anatômico no braço ele não é tão difícil de imaginar aqui alguns anos tá existem relógios atômicos ipe hoje né eu me lembro

do TSA aplicado pela symmetricom Ele parece que o tamanho mais ou menos de uma moeda Grande nossa europeia por exemplo de um euro só para você ter uma ideia assim do diâmetro né dar esta nesse negócio Ele parece realmente um quadradinho mas já existem outros né entendendo a até você ir no tamanho chip Mas voltando à sua questão a oscilação mecânica né de uma massa no final de um na conta de um pêndulo ela lembra de forma digamos assim um na horizontal curtir imagina quando eu tô te falando das transições entre os níveis de energia

dos é que costuma pensar na vertical né então uma a A única diferença é que você tem que imaginar Um elétron indo para uma órbita mais longa é mais distante do núcleo do átomo de Césio e voltando mas isso vamos assim nenhum não tem uma relação Direta com o pêndulo mais velho e mais ou menos essa essa analogia que a gente pode fazer né a vantagem também do Alerta que deu muito pequeno é uma massa dele é muito pequena ainda não sofre alterações pelos motivos que eu falei anteriormente né se você der uma isolada boa

no ambiente colocarem vaca e tudo mais isso não vai mudar né milhões de anos então é tudo vai se manter podemos colocar alto pegar um catado dentro sua e da periodicidade talvez seria esse parâmetro que tem tanto no pêndulo quanto no no caso da no caso dessa oscilação que a gente leva em consideração no relógio atômico e numa mas você tem um movimento mecânico E aí é só diferente no outro você tem essencialmente uma transição eletrônica tudo periódico para isso mesmo ou inteiramente nós mencionamos já que o metro ele é definido em termos de constantes

universais né no caso a velocidade da luz o próprio segundo que nós estamos falando em todo a nossa conversa hoje Quais são as principais grandezas físicas e e elas são hoje definidas como em termos de constantes universais e e elas são Então são total de sete e dessa 73 já haviam sido pré-definidas e foram só mantidas como a gente falou um metro e o segundo né então eles mantiveram isso e na última convenção aí de 2018/2019 depois definido então que o quilograma o Kelvin uma pele um moto também ficaram definidas em função dessas energias que

a gente falou a velocidade da luz é constante de Planck a carga alimentar né que define o clube A constante último número de advogado hum hum não fugir muito e para ser conciso o que só gostaria de mais uma vez agradecer pelo convite em poder conversar com você e passar um pouco sobre essa experiência do seu conhecimento por nossos alunos e então mais uma vez obrigado por ter aceitado e Eu que agradeço o convite e fico à disposição obrigado Ok então pessoal acabamos de conversar com o professor Gustavo com o pesquisador Gustavo nas próximas aulas

a gente vai voltar abordar esses temas relacionados às constantes universais as suas definições são nos vemos nas próximas aulas e [Música] [Música]