INTRODUÇÃO Á TEORIADE RELATIVIDADE

Emídia Alan Emaxsom

Luiz

O cientista Galileu Galilei notou que um mesmo movimento podia ser descrito em diferentes maneiras dependendo do ponto de vista do observador

• Há 6 séculos pensava-se que a terra era o centro do universo. Hoje sabemos que ela não é sequer o centro do sistema solar. A teoria da relatividade desenvolvida por Albert Einstein no inicio do século XX mudou as bases da física alterando conceitos tão fundamentais como tempo e espaço. Ela surgiu por causa da constatação de que a luz possui um estranho comportamento. Porém, determinados aspectos de relatividade não são novos. A noção de que os fenômenos físicos são relativos aos sistemas de referência foi proposta por Galileu e Newton em suas épocas.

RELATIVIDADE NA FÍSICA

A mecânica de Newton estava bem estabelecida nas suas três leis e, juntamente com a eletrodinâmica e a termodinâmica, a física parecia completa.

Existiam problemas que tal mecânica não conseguia explicar, então Einstein cria sua teoria, propondo assim novos conceitos sobre espaço e tempo, sendo o tempo agora tratado agora como um nova dimensão

CONCEITO DE REFERENCIAL INERCIAL• considere um vagão em movimento retilíneo uniforme (MRU) e uma bola colocada sobre uma

mesa, ambas no interior do vagão. A primeira lei de Newton “Princípio da Inércia” afirma que qualquer corpo em repouso ou em movimento retilíneo uniforme tende a manter esses estados, desde que nenhuma força atue sobre ele. Nesse caso, um referencial no interior do vagão é inercial, pois em relação a ele as leis da física (no caso, princípio da inércia) são válidos, já que a bola em relação a esse referencial estará em repouso (primeira figura).

•

• Se o vagão for freado, acelerado ou efetuar uma curva (segunda figura), a bola será deslocada sobre a mesa, saindo da sua posição de equilíbrio e sobre ele não surgiu nenhuma força de interação, ou seja, nenhuma força externa agiu empurrando ou puxando a bola. Assim, nesse caso, o princípio da inércia não é válido para esse referencial que também colocado no interior do ônibus e ele não é um referencial inercial é um referencial não inercial. Portanto, num referencial não inercial, os corpos estão sujeitos a pseudo-forças (forças de inércia) que, em princípio, não podem ser atribuídas a qualquer agente direto.

• Um referencial é denominado referencial inercial se nele a primeira lei de Newton (ou qualquer outra lei física) é válida.

TEORIA DE RELATIVIDADE• A teoria de relatividade foi elabora em duas etapas: a primeira, publica em 1905,

é conhecida como relatividade especial ou relatividade restrita e por fim a relatividade geral,que foi concluída no final de 1915, depois de dez anos intensos de trabalho.

• Relatividade especial ou restrita é assim chamada porque só é válida para observadores em referencias inerciais, ou seja, observadores não sujeitos a aceleração. Foi nessa teoria que Einstein propôs a equação E= mc2, expressando uma equivalência entre massa. As consequências desses postulados contrariam o senso comum. Se a velocidade da luz permanece constante mesmo com o emissor em movimento, alguma coisa deveria mudar para que as leis da física continuem as mesmas. Para Einstein, o tempo e o espaço variam de acordo com a velocidade de um referencial em movimento. Isso quer dizer que se alguém observasse um ônibus próximo à velocidade da luz, o comprimento do ônibus pareceria menor e o tempo dentro dele correria mais lentamente em relação ao tempo medido pelo observador. Ao calcular a velocidade da luz, os dois chegariam ao mesmo resultado.

• Relatividade geral Einstein procura avaliar o que acontece em referencias não inerciais. Chegando nas seguintes conclusões: Um referencial que sofre aceleração é equivalente a um referencial submetido a uma força atuando á distância e também viu que a força gravitacional é provocada por uma distorção na relação entre espaço e tempo. Sendo chamados de principio de equivalênia, que advêm da constatação de que os efeitos sentidos por um observador sujeito a uma aceleração são equivalentes aos efeitos de um campo gravitacional

• Nosso senso comum é baseado na mecânica clássica, isto é, espaço e tempo são grandezas independentes, sendo o tempo absoluto para qualquer referencial:

x

y

z

Nosso mundo é “tridimensional” (3d)

tempo

Tudo o que você vê, faz, movimenta etc., é limitado nessas 3 dimensões. espaciais

Existe um ‘’relógio universal’’ que

cronometra todos os eventos em todos

referenciais inerciais.

DILATAÇÃO DO TEMPO

• Entretanto, para objetos que se movem com velocidades altíssimas (frações da velocidade da luz, por exemplo) o tempo não é mais absoluto, segundo a relatividade especial:

x

y

z(3d) Na relatividade especial,

não existe espaço e tempo separados, eles

agora formam uma “entidade”: o espaço-

tempo de Minkowski (ou quadridimensional)

(1d)

+ =

Agora, cada referencial tem uma medida de tempo (“um relógio”), e assim o tempo é tratado como uma nova

dimensão, ou seja, o tempo é relativo !!

4 dimensões

DILATAÇÃO DO TEMPO

BURACO NEGRO• buraco negro é uma região do espaço que possui uma quantidade tão grande de massa concentrada que

nada consegue escapar da atração de sua força de gravidade, nem mesmo a luz, e é por isso que são chamados de “buracos negros”. Até Albert Einstein duvidou da existência de buracos negros no espaço. Até hoje a melhor teoria para explicar este tipo de fenômeno é a Teoria Geral da Relatividade.

• Esses tais buracos negros seriam estrelas em seu último estágio de evolução, quando, depois de consumir todo seu combustível, a estrela com massa maior que 3 massas solares, se transformam em uma supernova com um “caroço” no centro. Se a massa deste caroço, que pode ou não se formar, for maior que 2 massas solares ele cai sobre si mesmo, transformando-se em um buraco negro.

• Segundo a teoria de Einstein, a força da gravidade seria uma manifestação da deformação no espaço-tempo causada pela massa dos corpos celestes, como os planetas ou estrelas. Essa deformação seria maior ou menor de acordo com a massa ou a densidade do corpo. Portanto, quanto maior a massa do corpo, maior a deformação e, por sua vez, maior a força de gravidade dele. É isso que acontece nos buracos negros. Há uma concentração de massa tão grande em um ponto tão infinitamente pequeno que a densidade é suficiente para causar tal deformação no espaço-tempo que a velocidade de escape neste local é maior que a da luz. Por isso que nem mesmo a luz consegue escapar de um buraco negro. E, já que nada consegue se mover mais rápido que a velocidade da luz, nada pode escapar de um buraco negro.