Curso: Capacitação para Professores – Astronomia no Ensino Fundamental.

2.013 – Modulo II.

Aula 3 – Relatividade: de Galileu à Einstein

O que é Relatividade?

A relatividade pode ser definida como sendo algo relativo ao

observador, ou seja, a descrição de um fenômeno físico é relativa,

pois depende do observador e também

do referencial escolhido por este observador.

Imagem criada pela Profa. Mestre Rachel Zuchi Faria.

A Relatividade de Galileu:

• Tempo absoluto mas espaço depende do referencial adotado.

• Discorda que a velocidade de c (luz) seja infinita e tenta

medi-la com o experimento da lanterna e não obtém resultado.

Princípio da Relatividade de Galileu:

As leis físicas da mecânica são as mesmas

em quaisquer referenciais de inércia.

A Transformada de Galileu

Resolvendo o problema:

Era necessário ainda conhecer a velocidade de propagação da

luz. E foi o maior planeta do Sistema Solar, Júpiter, que

ajudou a fazer essa medição, juntamente com seu cortejo de

satélites naturais (luas), principalmente os chamados satélites

Galileanos (os quatro satélites desse planeta observados por

Galileu em 1.610 com sua luneta).

Roemer e o eclipse da lua de Júpiter

(medindo o valor de c)

A primeira medida experimental da velocidade da luz foi feita

pelo astrônomo dinamarquês Ole Roemer em 1.675, alguns anos

após a morte de Galileu, através de observações astronômicas

dos eclipses das luas de Júpiter.

Mediu c = 2,3x10⁸ m/s.

Hoje c = 3x10⁸ m/s.

O Fator de Lorentz:

Sem este Fator de Lorentz, também chamado

de gama (y), Einstein não teria chegado a sua

teoria da relatividade especial.

O físico Hendrik Lorentz (Holandes,1853-1928) descreveu como se

alteram as medidas de espaço e tempo em cada um dos sistemas de

referências para dois observadores distintos. Essas medidas refletem

como esses observadores distintos, se movendo com velocidades

diferentes, irão medir valores de tempo e de distância também distintos.

Se alguém corre dentro de um ônibus em movimento, a sua

velocidade, para quem está na rua parado, será a velocidade do ônibus

mais a velocidade com que a pessoa corre dentro do ônibus.

Mas havia um pequeno problema:

Existem também estrelas com movimentos conhecidos e de grande

velocidade conhecida. Porém, ao medir a velocidade de propagação da

luz vinda de diferentes direções e de astros em movimento, não se

encontrou qualquer alteração neste valor de velocidade.

Além deste problema, havia também a questão de como a luz se

propagaria no vácuo, sem um meio de propagação.

Problemas pertinentes:

A invenção do Éter:

Durante o século XIX a chamada teoria do éter foi amplamente aceita,

na maior parte das vezes, da forma como foi proposta por James Clerk

Maxwell (Escocês). De acordo com Maxwell, todos os fenômenos

ópticos e elétricos propagavam-se em um meio chamado de éter,

sendo que este meio era elástico e se comprimia com o movimento

da própria luz.

Panorama um pouco antes de Einstein:

• O Éter de Maxwell refuta o Principio de Galileu sobre

não existir referencial absoluto.

• O Éter Luminifero não é detectado por experimentos.

• O Éter de Lorentz (1.892): Imóvel.

• Jules Henry Poincaré (francês), no ano de 1.905:

propõe o princípio de relatividade como sendo uma

lei geral da própria natureza; dificuldade de estabelecer

a simultaneidade de eventos distantes; discute o postulado

da velocidade de propagação da luz e formula então

o princípio da relatividade, de acordo com o qual nenhum

experimento magnético ou mecânico pode detectar a

diferença entre estados de movimento uniforme (inerciais).

A Relatividade Especial (Einstein,1.905):

As leis da Física são as mesmas em todos os

sistemas referenciais inerciais.

A velocidade da luz no vácuo tem o mesmo valor

c para todos os sistemas referenciais inerciais.

Os 2 Postulados:

Obs.: A velocidade da luz (c) não depende do sistema de

referência inercial adotado.

Consequências da relatividade especial::

A dilatação do tempo:

Matematicamente, temos :

Onde:

t = tempo de quem está parado (tempo próprio).

t’ = tempo de quem está se movimentando.

v = velocidade (em função de c).

c = velocidade da luz no vácuo.

Obs.: origem do paradoxo dos gêmeos!

A contração do espaço:

Onde:

L’ = comprimento de quem está em movimento.

L = comprimento de quem está parado.

v = velocidade em função de c.

c = velocidade da luz no vácuo.

v

= > Observador parado.

A Relatividade Geral (Einstein. 1.915):

A gravidade pode ser entendida como sendo uma força atrativa entre os centros de massas dos corpos.

O que é gravidade?

“Dois corpos se atraem com forças cuja intensidade é diretamente

proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional

ao quadrado da distância que os separam”.

Relembrando Newton:

A curvatura do Espaço-Tempo:

O Brasil e a Curvatura do Espaço-Tempo:

Cidade: Sobral, Ceará. Data: 29 de Maio de 1.919.

Museu do Eclipse – Praça do Patrocínio

Agradecimentos:

Thiago Wenzler

Coordenador Administrativo

Prof. Dr. Marcos Calil

Coordenador Científico

Profa. Mestre Rachel Zuchi

Coordenadora Pedagógica

Prof. Mestrando Emerson R. Perez

Educador

Eng. Mauro Kanashiro

Educador

E a toda equipe do Planetário e Teatro Digital de Santo André -

Johannes Kepler.

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Rua Juquiá, 135 (altura)

Santo André – SP

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