Limitações da Mecanica Classica - Fisica 1

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LIMITAÇÕES DA MECÂNICA CLÁSSICA 
 
 
Priscila Vieira Roncate Borges (Multivix Serra) 
Priscila.borges1@hotmail.com 
 
RESUMO 
Esse trabalho apresenta um conceito, sem qualquer recurso ao formalismo matemático, das 
idéias de espaço e de tempo, desde a mecânica newtoniana, que se fundamenta no conceito 
de espaço absoluto, até as grandes transformações introduzidas pela teoria da relatividade 
de Einstein. Enfatizamos diferença entre o pensamento de Espaço e o Tempo na visão 
Newtoniana e na visão de Einstein. 
Palavras-chave: espaço-tempo, mecânica, relatividade, física newtoniana. 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
A mecânica clássica de Newton por cerca de duzentos foi infalível quando se tratava 
de resolver problemas analíticos dos corpos ao nosso redor. Com suas leis mais conhecidas, 
Lei Inércia, Lei do Movimento, Lei da Ação e Reação e a Lei da Gravitação Universal, era 
possível descrever com exatidão os movimentos, desde uma pedra caindo de uma ladeira 
até o movimento da orbita de marte em torno do sol. 
Porém, com o aparecimento da Física Moderna, começou a surgir erros quando se 
aplicavam tais Leis. Em geral a falha ocorre quando os corpos possuem velocidades acima 
de 10% da velocidade da luz (Física Relativística) ou quando os corpos são muito pequenos 
a níveis menores que atômicos (Mecânica Quântica). 
No entanto, embora a física que chamamos de moderna tenha sido desenvolvida há 
mais de um século, as tentativas de sua inserção no meio acadêmico defrontam muitas 
vezes com obstáculos associados linguagem matemática avançada. Dentro desta 
perspectiva, este artigo apresenta uma exposição conceitual, sem recurso aos formalismos 
matemáticos, sobre o pensamento que se desenvolveu a respeito do espaço e do tempo, 
desde a mecânica de Newton até a teoria da relatividade de Einstein, ou seja, não será 
abordado as limitações da parte da Mecânica Quântica. 
mailto:Priscila.borges1@hotmail.com
 
Para uma melhor compreensão é necessário que entendamos a diferença entre o 
pensamento de Espaço e o Tempo na visão Newtoniana e na visão de Einstein, 
discutiremos isso a seguir. 
2. ESPAÇO E TEMPO NEWTON 
 
Para que suas leis se tornassem completas, Isaac Newton (1643-1727) precisava 
definir o que era o espaço e o tempo, afinal, tais leis abordavam justamente o movimento 
dos corpos no espaço e como tal movimento progredia do tempo. 
Newton então definiu o espaço como absoluto, o espaço é tri-dimensional, contínuo, 
estático (não varia com o tempo), infinito, uniforme e isotrópico (possui as mesmas 
propriedades independentemente da direção considerada) e definiu o tempo como absoluto, 
o tempo é unidimensional, contínuo, homogêneo (possui as mesmas propriedades em todos 
os locais do universo) e infinito. É o receptáculo de eventos; o passar dos eventos não afeta 
o fluxo do tempo. 
“O espaço absoluto, por sua própria natureza, sem relação com qualquer coisa que 
seja exterior, permanece sempre semelhante e imóvel”. [1] 
“O tempo absoluto matemático e verdadeiro flui, por si só e por sua própria 
natureza, de forma homogênea e sem relação com qualquer coisa externa”. [1] 
Esse entendimento de espaço e tempo de Newton como algo independente é 
característico de sua mecânica. Um corpo se move no espaço devido a atuação de uma 
força resultante e esse movimento progride no tempo. 
3. ESPAÇO-TEMPO EINSTEIN 
 
No final do século XIX e inicio do século XX, as experiências realizadas com o objetivo de 
detectar a possível influência do movimento uniforme sobre os fenômenos 
eletromagnéticos apresentaram resultados negativos, indicando a presença de um elemento 
contraditório na física clássica. 
Foi assim que, em 1905, a física sofreu uma profunda transformação, com a 
formulação da teoria da relatividade de Albert Einstein. Para Einstein, todos os fenômenos 
 
físicos observados apontavam para a conclusão de que a Natureza não possuía um critério 
de distinção entre dois observadores inerciais ¹, ou seja, não atribuía uma condição 
privilegiada a qualquer referencial inercial ¹. Assim, o primeiro postulado da teoria da 
relatividade restrita proposta por Einstein afirma a equivalência entre todos os observadores 
inerciais, isto é, as equações que governam todos os fenômenos físicos têm, forçosamente, 
a mesma forma matemática para qualquer observador inercial. Assim, desde que as 
experiências fossem realizadas sob as mesmas condições, todos os fenômenos físicos 
transcorreriam da mesma forma para todos esses observadores. Este princípio foi chamado 
de princípio da relatividade. 
Além do princípio da relatividade, Einstein postulou que a velocidade com que a luz 
se propaga no vácuo é a mesma independentemente da velocidade da fonte que a emite ou 
daquele que observa. 
Estabelecidos os seus dois postulados, Einstein deduziu as consequências que deles 
advinham. Primeiramente, concluiu que a simultaneidade de dois eventos é uma noção 
relativa, dependente do observador. Com base em seus princípios, Einstein verificou que, se 
dois eventos são simultâneos para certo observador O, isto é, ocorrem no mesmo instante 
de tempo, não serão simultâneos para um segundo observador, O', que se mova com 
velocidade constante em relação ao primeiro. Uma consequência imediata deste fato 
consiste em que, se para um observador dois relógios estão sincronizados, isto é, apontam 
uma determinada hora no mesmo instante, para outro observador, que se mova com 
velocidade constante em relação ao primeiro, os dois não apontarão esta mesma hora 
simultaneamente. Em outras palavras, relógios que estejam sincronizados segundo o ponto 
de vista do primeiro observador, não o estarão para o segundo observador. 
Assim, Einstein concluiu que o intervalo de tempo decorrido entre dois eventos 
determinados varia de um observador inercial para outro. Portanto, de maneira frontalmente 
contrária às nossas concepções intuitivas, não existe um tempo absoluto, único, medido por 
todos os observadores. 
Prosseguindo em sua análise, Einstein deduziu que medidas de comprimento 
também podem ser afetadas pela condição de movimento. Mais especificamente, medidas 
efetuadas ao longo da direção em que um observador inercial se move em relação a outro 
são diferentes para ambos. Em outras palavras, as dimensões dos objetos podem variar de 
um observador inercial para um outro que se mova em relação a ele. 
 
A explicação deste fato está associada ao caráter relativo do tempo. Com efeito, 
para efetuarmos uma medida do comprimento de algum objeto é necessário que 
comparemos as marcações simultâneas de suas extremidades em uma régua dotada de 
escala; o comprimento do objeto será igual à diferença entre essas marcações (desde que 
simultâneas). No entanto, se para o observador O as marcações correspondentes às posições 
das extremidades são simultâneas, para O' as duas marcações corresponderão às posições 
das extremidades em instantes diferentes. Desta maneira, a diferença entre elas não 
corresponderá ao comprimento do objeto, discordando, pois, da medida efetuada pelo 
primeiro. 
Desta forma, o espaço e o tempo não eram mais absolutos, e independentes como na 
Visão de Newton, e sim relativos e dependentes, tal que formam uma única palavra 
“Espaço –Tempo” e não são separados como Espaço e Tempo. 
“Daqui em diante, o espaço, por si só, e o tempo, por si só, estão condenados a 
desvanecer-se em meras sombras, e apenas um tipo de união dos dois conservará uma 
realidade independente”. [4] 
4. O ERRO DE MERCÚRIO 
 
A idéia do espaço estático de Newton e sua lei Da Gravitação Universal previam e 
explicavam com perfeição as orbitas dos planetas que giram em torno do sol. No entanto, 
com o avanço da tecnologia as os dados científicos observados foram se tornando cada vez 
mais precisos, assim conseguiu se notar que Mercúrio, o planeta mais próximo do Sol, não 
obedecia 100% a Lei da Gravitação Newton quando se tratava de verificara sua orbita, ou 
seja, os cálculos teóricos não coincidiam com os dados reais observados. 
De forma simples, teoricamente Mercúrio deveria estar em um ponto no espaço quando 
observado, mas não estava. Ele se localiza próximo ao ponto teórico previsto, como se 
tivesse ouvido um desvio. 
Tal erro foi completamente corrigido com a teoria da relatividade onde, se considerarmos 
um espaço não estático, mas mutável, a distorção no espaço-tempo provocava a variação na 
posição real observada e assim os dados coincidiam com a teoria. 
Essa foi a primeira prova da pratica da teoria da relatividade onde se provou que havia uma 
curvatura no espaço tempo, pois a luz que que vinha de mercúrio era desviada ao passar 
 
pelo espaço curvo. Por exemplo, imaginemos um trilho e um trem, o trem é a luz e o trilho 
é o espaço. O trem sempre se moverá em linha reta sobre o trilho. Se o o trilho sofre um 
leve desvio para a direita (Curvatura do espaço) então o trem (luz) sofrerá também um 
pequeno desvio para a direita, com tudo o trem ainda estará percorrendo um caminho reto 
sobre o trilho. 
Isso explica então o motivo pela qual a luz vinda de mercúrio sofria um desvio, 
conforme mostra a Figura 1. 
 
Figura 1 [5] 
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
A física clássica, embora não seja válida para todos os casos possíveis, ela consegue 
descrever perfeitamente os movimentos que ocorrem no nosso dia a dia, visto que a 
relatividade gera diferenças significativas apenas em corpos com velocidades relativamente 
expressivas em relação a velocidade da luz. 
A construção te prédios, demolições por pêndulos, interferências eletromagnéticas, o 
transito nos asfaltos, o disparo de um projétil, a queda de um corpo na superfície da terra, 
são exemplos que não são afetados pela relatividade, pois estão muito longe das condições 
necessárias para a relatividade fazer efeito. 
Em outras palavras, a física clássica é coerente para resolver e prever os eventos do 
cotidiano. 
 
Toda via quando observamos astros cósmicos muito velozes ou estrelas afim de estudos 
científicos devemos levar em conta a relatividade por conta das altas velocidades ou as 
grandes distorções no espaço-tempo. 
Conforme a tecnologia vai evoluindo, um dia deveremos levar em conta a 
relatividade, quando foguetes espaciais alcançarem velocidades consideráveis à velocidade 
da luz, ou quando a colonização espacial for algo plausível, por ora isso é apenas ficção 
científica. 
7. REFERÊNCIAS 
 
[1] I. Newton, Princípios Matemáticos da Filosofia Natural (Nova Cultural, São Paulo, 
2000). 
[2] http://www.gradadm.ifsc.usp.br/dados/20111/SLC0597-1/Espaco%20e%20Tempo.pdf 
[3] https://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172008000100017 
[4] A. Einstein, Koniglich Preussische Akademie für Wissenschaft 844 (1915) 
[5]http://paineira.usp.br/aun/index.php/2019/07/04/eclipse-de-sobral-comemora-seu-
centenario/ 
[6] A. Einstein, A Teoria da Relatividade Especial e Geral (Contraponto Editora, Rio de 
Janeiro, 1999). 
 
ABSTRACT 
 
 This work presents a concept, without any recourse to mathematical formalism, of the 
ideas of space and time, from Newtonian mechanics, which is based on the concept of 
absolute space, to the great transformations introduced by Einstein's theory of relativity. 
We emphasize the difference between the thought of Space and Time in the Newtonian 
view and in Einstein's view. 
Keywords: space-time, mechanics, relativity, Newtonian physics. 
 
http://www.gradadm.ifsc.usp.br/dados/20111/SLC0597-1/Espaco%20e%20Tempo.pdf
https://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172008000100017
http://paineira.usp.br/aun/index.php/2019/07/04/eclipse-de-sobral-comemora-seu-centenario/
http://paineira.usp.br/aun/index.php/2019/07/04/eclipse-de-sobral-comemora-seu-centenario/