RELATIVIDADE - RESUMO

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RELATIVIDADE RESTRITA
→ Relatividade Restrita (ou Especial)
do Tempo:
- É baseada em dois princípios fundamentais:
• 1º Princípio da Relatividade: As leis físicas
são as mesmas independentemente do estado
de movimento do observador.
• 2º Princípio da constância da velocidade da
luz: A velocidade da luz no vácuo é uma
constante universal para qualquer observador.
Dilatação do tempo:
O tempo:
- Pode ser dilatado, ou seja, pode transcorrer
mais lentamente em determinado referencial do
que no outro.
- Não é universal, ou seja, ele não é igual em
todos os lugares do universo.
- É relativo.
A dilatação temporal pode ser calculada com a
seguinte fórmula:
Onde:
- Δt0 = Intervalo de tempo marcado pelo
observador parado (viajante); Ou seja, o
intervalo de tempo próprio.
- Δt’ = Intervalo de tempo marcado pelo
observador em movimento (em relação à
nave);
- v = Velocidade do corpo em movimento;
- c = Velocidade da luz (c = 3,0 x 108 m/s).
- Fator ϒ = será sempre igual ou maior que
1. (Quando 𝑣 = 0 o fator é 1, não tendo
dilatação temporal).
→ Paradoxo dos Gêmeos: O paradoxo dos
gêmeos foi um experimento mental proposto
pelo físico Paul Langevin (1872-1946).
Nesse paradoxo, dois gêmeos eram
separados: um ficava na Terra, e o outro era
mandado em uma viagem de longa duração
a bordo de uma nave que se movia com
velocidades próximas à da luz. No retorno, o
irmão que permaneceu na Terra havia
envelhecido alguns anos a mais que o irmão
em viagem. Isso teria acontecido em razão
do fenômeno da dilatação temporal.
*Paradoxos são declarações aparentemente
bem fundamentadas que, apesar de parecerem
corretas à primeira vista, levam-nos a algum
tipo de contradição.
→ Um referencial inercial é aquele que não
possui aceleração, ou seja, está em repouso ou
em movimento retilíneo e uniforme.
→ Efeitos relativísticos perceptíveis ocorrem
quando as velocidades dos corpos são de
aproximadamente 0,1 c (10% da velocidade da
luz), ou quando tem-se movimentos que ocorrem
por longos períodos de tempo provocando efeitos
cumulativos.
→ Os intervalos de tempo marcados por um
observador em repouso (Terra) são sempre
maiores que os intervalos de tempo marcados por
um observador em movimento com velocidade
próxima à da luz (nave espacial).
→ Relatividade Restrita (ou Especial)
do Espaço:
- É baseada nos mesmos dois princípios citados
anteriormente (princípio da constância da
velocidade da luz e princípio da relatividade).
Contração do Espaço:
- A contração ocorre apenas na direção do
movimento. Se um objeto está se
movimentando horizontalmente, não ocorre
qualquer contração na direção vertical.
- Fórmula:
L0 = L’ . ϒ
Sendo:
- L0 = comprimento medido do objeto em
repouso (comprimento próprio).
- L’ = comprimento medido para o objeto em
movimento.
- v = valor da velocidade relativa entre o
objeto observado e o observador.
- c = velocidade da luz.
- Fator ϒ = será sempre igual ou maior que
1. (Quando 𝑣 = 0 o fator é 1, não tendo
contração do espaço).
→ Quando L’ < L0 (L’ menor que L0), haverá
a contração do espaço.
→ Resumindo:
Principais consequências da Dilatação Temporal:
→ Limitações da Relatividade Restrita: Aplica-se apenas para movimento com
referenciais inerciais. (em MRU ou em repouso)
RELATIVIDADE GERAL
→ Einstein propôs a Relatividade Geral como
uma forma de explicar porque astros orbitam
outros astros. Ou seja, ele forneceu uma nova
explicação sobre o formato do espaço-tempo.
→ Com essa teoria, torna-se desnecessária a
ideia de campo gravitacional existente em
determinado ponto. Basta o conhecimento das
propriedades do movimento acelerado do
corpo nesse ponto do espaço.
→ Experimento mental: há uma espaçonave
que está em repouso ou se movendo
uniformemente em relação às estrelas distantes
e, tudo que está dentro da nave flutua de forma
livre; não existe “para cima” nem “para baixo”.
Porém, quando os motores do foguete são
ligados e a espaçonave acelera, tudo se passa de
maneira diferente; um fenômeno semelhante à
gravidade é observado. A parede adjacente ao
motor do foguete empurra os ocupantes e se
transforma no piso da nave, enquanto a parede
oposta se torna o teto. Os ocupantes da nave são
capazes de ficar em pé sobre o piso e até saltar
para cima e para baixo. Se a aceleração da nave
estiver com um valor igual a g, os ocupantes
poderiam muito bem ser convencidos de que a
nave não estava acelerando, mas em repouso
sobre a superfície da Terra.
→ Espaço-tempo = Einstein imaginou as
três dimensões do espaço e a dimensão do
tempo juntas, como uma espécie de tecido
que nos rodeia e que é deformado pela
presença dos corpos celestes massivos,
como os planetas e estrelas.
→ Com isso, as coordenadas do
espaço-tempo passam a ter relação com a
massa do corpos.
→ Einstein também propôs que a gravidade é
capaz de curvar a trajetória da luz. Para provar
isto, foi necessário estudar um eclipse solar
ocorrido em 1919.
→ Mas como a gravidade pode curvar a luz?
- Segundo a física newtoniana, a gravitação
é uma interação entre massas.
→ Mas e quanto à luz que é energia pura e
sem massa?
- A resposta de Einstein foi que a luz pode
não ter massa, mas pode ter energia.
- A gravidade puxa a energia da luz, porque
energia e massa são equivalentes. (E = m.c2)
A luz se curva porque se propaga num
espaço-tempo com geometria curva. A
presença de massa resulta numa curvatura
ou dobra do espaço-tempo. A massa da
Terra é pequena demais para curvar
consideravelmente o espaço-tempo ao seu
redor, que é praticamente plano, e assim, o
encurvamento da luz em nosso ambiente
não é notado.