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Voleibol sob as leis da física quântica. Seria possível?

Física: Conceito e história — By on dezembro 4, 2011 at 11:04

Vivemos em um mundo clássico, dominado pelas leis da mecânica clássica, onde toda mecânica pode ser explicada basicamente através das três leis de Newton:

  • Lei I: Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em uma linha reta, a menos que seja forçado a mudar aquele estado por forças aplicadas sobre ele.

Pensando em uma partida de vôlei, o bloqueio ou a recepção de um saque são bons exemplos da primeira lei de Newton.

  • Lei II: A mudança de movimento é proporcional à força motora imprimida, e é produzida na direção de linha reta na qual aquela força é imprimida.

Continuando a utilizar uma partida de vôlei como exemplo, a velocidade da bola no saque pode ser maior ou menor, dependendo da força do saque.

  • Lei III: A toda ação há sempre uma reação oposta e de igual intensidade: ou as ações mútuas de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e dirigidas em direções opostas.

Esta lei se aplica a qualquer toque na bola feito por um jogador.

Nesse mundo, sabemos, devido ao cotidiano, como as coisas funcionam ou, particularmente, como uma partida de vôlei funciona. Isso porque vivemos num mundo determinístico, onde todas as ações e reações podem ser previstas, tanto para o passado, como para o futuro.

Mas, e se imaginássemos uma partida de vôlei de um modo diferente, onde as leis da mecânica clássica não fossem válidas. Obviamente, por motivos que irei dizer depois, isso não é possível, mas nada impede de pensarmos como seria uma partida de vôlei nestas condições. Existem dois limites onde a mecânica clássica não é aplicável. Um desses, o da mecânica quântica, diz respeito sobre o mundo das coisas minúsculas, como prótons, elétrons e muitas outras partículas.

Imaginemos então uma partida de vôlei em escalas atômicas, onde as leis da mecânica quântica fossem as leis válidas. A mecânica quântica é uma mecânica de leis não determinísticas, mas sim de leis probabilísticas. Nesse mundo, quando olhamos a posição de um átomo, por exemplo, não temos a certeza dele estar ali, mas sim existe uma probabilidade dele estar naquela posição, e ele vai estar localizado onde a probabilidade for maior. Sendo assim, se uma partida de vôlei fosse realizada em escalas atômicas, o árbitro da partida teria muita dificuldade em determinar se a bola caiu dentro ou fora da quadra em um lance de ataque, pois na teoria quântica, a bola pode estar localiza a princípio em qualquer lugar da quadra e ao mesmo tempo!

Um jogador que fosse sacar a bola poderia, ao invés de acertá-la, dar um tapa no ar. O jogador apenas fará seu saque com sucesso se a probabilidade da bola estar no lugar desejado por ele for máxima. Caso contrário, o jogador será motivo de risos pela torcida adversária e seu técnico com certeza não irá ficar satisfeito.

Para os jogadores e torcedores no mundo atômico, estes acontecimentos seriam rotineiros, e por causa disso eles não iriam ficar surpresos com nada disso. Muito pelo contrário. Compreendendo as leis da mecânica quântica, os jogadores teriam de pensar em analisar as probabilidades de modo a terem um melhor rendimento em cada lance.

Agora, vejamos o motivo de uma partida de vôlei em escalas atômicas não ser possível. Primeiramente porque pessoas em escalas atômicas não existem e por isso tal jogo obviamente não se torna realizável.

Mas então por que as leis da mecânica quântica não alteram a partida de vôlei em escala clássica, como conhecemos?

O físico Louis de Broglie ficou famoso por trabalhar principalmente na propriedade ondulatória de qualquer partícula. A relação (1) a que chegou, permite obter a princípio qualquer comprimento de onda para qualquer objeto de estudo. Para um corpo com massa de 1 Kg que se move com velocidade de 1 metro/segundo, por exemplo, o comprimento de onda é aproximadamente 6.62×10-34 metro. Já para um elétron que se move aproximadamente na velocidade da luz, a mesma relação da um comprimento de onda de aproximadamente 0.24×10-11 metros. Assim, vemos que a diferença entre os dois comprimentos de onda é enorme, de modo que o mundo clássico não é afetado pelas leis da mecânica quântica. De fato, não apenas podemos pensar em uma partida de vôlei no mundo quântico. Nós humanos, estamos a todo o momento sendo bombardeados por partículas atômicas, e nem por isso sentimos seu efeito sobre nós, como quando uma bola atinge nosso corpo por acidente.

Vimos então algumas características de um jogo de vôlei imaginário, em escalas atômicas. Ao mesmo tempo, vimos o porquê que um jogo de vôlei clássico, como conhecemos, não é afetado pelas leis que dominam o mundo quântico. Embora as leis quânticas sejam radicalmente diferentes das do mundo que conhecemos, uma característica que ela possui é a de que no limite clássico, a leis da mecânica quântica assumem a forma das leis da mecânica clássica, transição essa que credita a ela muita confiança. Se não fosse isso, aquela bola que determinou a vitória do seu time poderia nem ter tocado na quadra do adversário.

(1) l = h/p, onde l é o comprimento de onda de um objeto, h uma constante chamada constante de Planck (h = 6.626×10-34 Joule. segundo) e p é o momento deste objeto, dado pelo produto da massa pela velocidade (no caso clássico).

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7 Comments

  1. Gustavo José Moretti disse:

    Este tema (física quântica) vem sendo bastante discutido ultimamente, em documentários como Quem Somos Nós? e O Ativista Quântico, de Amit Goswami.

    Mas temos que saber separar as coisas. Muito do que é dito por aí está mais para a ficção científica do que para ciência.

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  2. Cibele disse:

    Sim, a física quântica, na realidade, é uma ficção, mas é uma realidade também, pois trabalhamos com probabilidades e coisas difíceis de serem provadas experimentalmente, pelo menos até agora e o que está acontecendo é que ela vai fazer parte de disciplinas escolares, assim como electromagnetismo, óptica e etc. Mas é muito complicado entendermos esse mundo, e é fascinante, adorei seu texto, a física quântica é uma das minhas paixões. O grande desafio do cientista é esclarecer as pessoas, para que os charlatões não abusem da falta de conhecimento da população para jogarem com teorias sem fundamentos, aliás tem muita gente que faz isso e esse é o perigo, não é? Muito legal sua analogia!

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  3. A mecânica quântica é vista por muitos como ferramenta para enganar e ganhar direito, por charlatões claro.
    Mas alguns lugares do mundo realizam pesquisas e experimentos sobre. O Max Plank Institute, da Alemanha, realiza experimentos de cavidade, onde prendem um átomo ou algo do tipo e analisam as propriedades através das probabilidades, sendo isso uma aplicação direta da mecânica quântica.

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    Jonas Floriano Resposta:

    Ah… e obrigado pelos comentários e desculpe pelo atraso rs

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  4. lorena disse:

    eu gostei bastante,só que eu não vi aonde eles são praticados dentro do esporte exemplos(rebatida,saque.bloqueio)na 1 lei de newton,mas enquanto ao resto você soube bastante explicar.

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  5. eriel disse:

    eu gostei muito mas vc nao soube esplicar a parte do

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    Gustavo José Moretti Resposta:

    Olá
    Faltou enviar o restante do seu comentário: “eu gostei muito mas vc nao soube esplicar a parte do”

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