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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/30366
Tipo: TCC
Título: Princípios variacionais na física
Autor(es): Costa, João Marcos Lucena da
Primeiro Orientador: Romero Filho, Carlos Augusto
Resumo: Esse trabalho tem como finalidade estabelecer uma relação entre a óptica geométrica e a mecânica clássica, vimos isso por meio da chamada aproximação do comprimento de onda pequeno que nos permite ignorar efeitos microscópicos como difração e interferência no contexto de propagação de ondas em meios materiais. Com isso, obtemos imediatamente o princípio de Fermat que foi enunciado antes do surgimento do eletromagnetismo e é um corolário imediato do estudo de ondas eletromagnéticas. Após isso, adentramos no princípio mecânico enunciado no século 18, o princípio de Maupertuis que em sua primeira forma esconde, implicitamente, sua analogia com o princípio de Fermat, Jacobi foi responsável por enunciar uma forma modificada que mostra a semelhança entre esses dois princípios. Após isso, foram vistos os principais resultados da teoria de Hamilton-Jacobi que leva ao surgimento de uma suposta equação Eikonal para o contexto de partículas no espaço de configuração. Conclui-se, portanto, que a mecânica clássica é uma suposta aproximação de uma teoria ondulatória mais geral e, com a função fundamental de Hamilton, é possível construir à fase dessa suposta onda que está se propagando no espaço de fase. Vimos que a energia é discretizada e é possível obter a relação de De Broglie sobre esse ponto de vista, ainda mais, descobrimos que a equação de Hamilton-Jacobi é a equação de Schrödinger clássica. Por fim, obtemos a equação de Euler-Lagrange para o princípio de Fermat e vimos que conseguimos obter o equivalente à segunda lei de Newton para o estudo de feixes de luz no contexto da óptica geométrica. Além disso, percorremos o estudo das integrais de caminho de Feynman que servem como uma reinterpretação do princípio de Hyugens.
Abstract: This work aims to establish a relationship between geometric optics and classical mechanics. We saw this through the so-called short wavelength approximation that allows us to ignore microscopic effects such as diffraction and interference in the context of wave propagation in material media. With this, we immediately obtain Fermat’s principle, which was stated before the emergence of electromagnetism and is an immediate corollary of the study of electromagnetic waves. After this, we enter the mechanical principle enunciated in the 18th century, the Maupertuis principle, which in its first form implicitly hides its analogy with Fermat’s principle. Jacobi was responsible for enunciating a modified form that shows the similarity between these two principles. After that, the main results of the Hamilton-Jacobi theory were seen, which leads to the emergence of a supposed Eikonal equation for the context of particles in configuration space. It is concluded, therefore, that classical mechanics is a supposed approximation of a more general wave theory and, with Hamilton’s fundamental function, it is possible to construct the phase of this supposed wave that is propagating in phase space. We saw that energy is discretized and it is possible to obtain the De Broglie relation from this point of view, furthermore, we discovered that the Hamilton-Jacobi equation is the classical Schrödinger equation. Finally, we obtained the Euler-Lagrange equation for Fermat’s principle and saw that we were able to obtain the equivalent of Newton’s second law for the study of light beams in the context of geometric optics. Furthermore, we covered the study of Feynman path integrals that serve as a reinterpretation of Hyugens’ principle. Keywords: Electromagnetism, Hamilton-Jacobi theory, Fermat principle.
Palavras-chave: Física
Eletromagnetismo
Teoria de Hamilton-Jacobi
Princípio de Fermat
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Física
Tipo de Acesso: Acesso aberto
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/30366
Data do documento: 24-Abr-2024
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