aula 3 modulo ii relatividade especial e geral
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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.
Obs.: Fontes das imagens = www.google.com.br/imagens
Rua Juquiá, 135 (altura)
Santo André – SP
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.sabina.org.br
44222000
sabina@santoandre.sp.gov.br
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