Movimento Browniano

Definição

O movimento irregular de pequenas partículas suspensas em um líquido ou um gás, causado pelo bombardeamento das partículas por moléculas do meio.

Observado pela primeira vez por Robert Brown em 1827, forneceu a evidência forte na sustentação da teoria cinética das moléculas

O que é

O Movimento browniano é um fenômeno pelo qual partículas pequenas suspensas em um líquido tendem a se mover em caminhos pseudo-aleatórios ou estocásticos através do líquido, mesmo se o líquido em questão estiver calmo.

É o resultado da assimetria nos impactos cinéticos das moléculas que compõem o líquido. A fase líquida, por definição, deve ter alguma temperatura, significando suas moléculas ou átomos deve ser termicamente animado, batendo uns nos outros e objetos suspensos dentro deles. Para descrever este fenômeno, uma pessoa pode imaginar o movimento de bolas de golfe sobre uma mesa repleta de milhares de rolamentos de esferas movendo-se em trajetórias rápidas.

A frase movimento browniano também pode se referir a modelos matemáticos usados para descrever o fenômeno, que têm considerável detalhe e são usados como aproximações de outros padrões de movimento estocástico.

O movimento matemático está relacionado com, mas mais estruturado do que, o passeio aleatório, em que o deslocamento de uma partícula inteira é aleatorizado.

O fenômeno tem a propriedade de Markov, um termo da teoria da probabilidade que significa que o estado futuro da partícula é determinado inteiramente pelo seu estado atual, não por qualquer estado passado. Usado neste sentido, o conceito matemático é ligeiramente diferente, mas muito semelhante ao movimento físico browniano.

História

O Movimento browniano é um processo familiar para muitos de nós e foi nomeado pelo grande cientista escocês, Robert Brown.

Este visionário trabalhou durante a fascinante era da rápida descoberta científica e do avanço do século XIX. Um contribuinte principal ao conhecimento científico, Brown era um contemporâneo de tais gigantes da ciência como Darwin e Rutherford.

Embora seu estudo do movimento browniano seja uma pedra fundamental da física moderna, ele era mais conhecido como botânico e biólogo. Sua principal área de pesquisa foi coletar e documentar amostras de animais e plantas da Austrália recentemente explorada.

A descoberta de movimento browniano foi um daqueles acidentes que acontece na ciência, e leva a teorias inovadoras.

A descoberta da penicilina, por Fleming, foi outro exemplo famoso de um “acidente feliz” na ciência. Estes acidentes ainda requerem uma mente afiada e a intuição para reconhecer que algo incomum está acontecendo.

Descoberta acidental de Brown

Ao olhar dentro dos vacúolos dos grãos de pólen suspensos em água sob um microscópio, ele descobriu algo que parecia oscilar e se mover quase aleatoriamente em torno do meio.

Apesar de não ser completamente apreciado na época, esse movimento era para levar à especulação sobre átomos e moléculas muito antes de serem vistos.

Enquanto Robert Brown não foi o primeiro a postular que os átomos poderiam ser a causa, com o romano Lucrécio (c60 aC) e Ingenhousz (1785) estudando os movimentos irregulares da poeira fina no ar e líquido, foi Brown que começou a estudar o significado.

O que Brown observou foi que o movimento dentro dos grãos de pólen (suspensos na água) parecia mover-se ao redor do líquido aparentemente ao acaso. Isso o intrigou e ele começou a estudar por que isso estava acontecendo, e tentou estabelecer qual força estava dirigindo essas flutuações aleatórias e mudanças de direção.

Ele não tinha certeza do que estava causando a moção, então se dispôs a descartar outras possíveis causas. A entrada principal de Brown era que provou que o movimento não era devido ao pólen vivo que propulsa-se, examinando grões inoperantes do pólen e poeira da rocha. Ele também observou que essas partículas menores sofreram uma maior quantidade de movimento vigoroso e flutuações.

Ao contrário da crença popular, embora Brown tenha sido o primeiro a observar e documentar o fenômeno, ele não sabia ao certo por que estava acontecendo.

Estudos posteriores começaram a descobrir que o movimento browniano era devido a buffeting por moléculas individuais na água.

Embora os grãos de pólen sejam 10 000 vezes maiores do que as moléculas de água, o efeito cumulativo de todo esse buffeting é forte o suficiente para mover os grãos ao redor. Isto é o que resulta no movimento espasmódico e imprevisível dentro de grãos de pólen.

Enquanto, instintivamente, você pensaria que o movimento aleatório dentro dos grãos de pólen agiria igualmente em todas as direções e que as moléculas se cancelariam mutuamente, isso é impossível, e haverá sempre um impulso um pouco mais forte do que outro.

Resumo

Movimento Browniano

Examinadas ao microscópio, as partículas em suspensão num líquido oferecem uma surpresa: elas não ficam imóveis, mas se agitam incessantemente, em um desordenado movimento de vaivém.

O botânico inglês Robert Brown descreveu esse fenômeno pela primeira vez em 1827, ao estudar as células masculinas de fecundação das plantas – os grãos de pólen.

Imergindo minúsculos grãos de pólen numa gota de água, nós os observamos se deslocando ao longo de trajetórias em ziguezague. Esses movimento é extremamente irregular e ininterrupto.

O fenômeno se explica considerando que as moléculas de água, estando em contínuo movimento dentro da gota, golpeiam repetidamente os grãos de pólen. Pelo fato de esse bombardeamento não ser uniforme, as moléculas que golpeiam o grão de um lado o impulsionam diferentemente das que o atingem do lado oposto.

Assim, o grão é deslocado ora numa direção ora noutra, e segue numa trajetória irregular.

As partículas de pólen, embora sejam pequeníssimas, são muito grandes se comparadas às dimensões das moléculas. Seu diâmetro é de cerca de 10^-6m, enquanto o das moléculas é de 10^-10m. Os grãos são, portanto, dez mil vezes maiores que as moléculas que os golpeiam. É como se um elefante fosse bombardeado por um enxame de minúsculos projéteis de um milímetro, que os golpeiam de todos os lados, a alta velocidade.

O movimento browniano, isoladamente, não fornece uma prova segura da existência das moléculas. Podemos, porém, considerá-lo um forte indício de sua presença. O movimento de partículas visíveis revela o movimento de partículas que são invisíveis.

Einstein provou que o movimento browniano devia ser mais intenso para partículas menores, e estudou também os diversos outros fatores que nele intervém, como, por exemplo, a viscosidade do líquido.

Os trabalhos teóricos de Einstein permitiu os trabalhos experimentais de Perrin e seus discípulos.

Ao analisar o movimento browniano de partículas de uma resina em suspensão, Perrin conseguiu medir o número de moléculas presentes em dada massa de água, e conseguiu resultados coincidentes com os já conhecidos por outro método.

Fonte: www.dictionary.com/www.wisegeek.com/explorable.com/br.geocities.com