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Introdução à RelatividadeIntrodução à RelatividadeIntrodução à RelatividadeIntrodução à RelatividadeDISCIPLINA:FÍSICA 1DISCIPLINA:FÍSICA 1PROFESSOR: DEMETRIUSPROFESSOR: DEMETRIUSSÉRIE: 3º ANOSÉRIE: 3º ANO
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O começo...
Einstein nasceu na cidadezinha de Ulm, no sul daEinstein nasceu na cidadezinha de Ulm, no sul daAlemanha, em 14 de março de 1894. Sua mãe eraculta e gostava de tocar violino. Ela tinha apenas 21anos quando ele nasceu. Seu pai, Hermann, era umhomem sociável e afável que adorava uma boacerveja alemã e gostava de recitar poesia. Eletrabalhava com materiais elétricos.
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Os estudos
Logo a família de Einstein se mudou para Munique. Quando criança, era considerado uma criança lerda e sonhadora. Certo dia, ganhou de seu pai uma bússola – objeto que o deixou muito seu pai uma bússola – objeto que o deixou muito
intrigado. Aos 16 anos ingressou na ETH para cursar engenharia,
mas se seu pai permitiu que
cursasse física.
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Pela teoria da relatividade
restrita, réguas e relógios
que se movem em relação a um
referencial inercial comportam-se de
maneira diferente daqueles que se encontram em repouso em relação a este mesmo em repouso em relação a este mesmo referencial. Relógios em movimento funcionam mais devagar e
réguas se encolhem ao
longo da direção do
movimento.
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Mas o detalhe é...
• Para provocar estas distorções no espaço e notempo, é necessário que os objetos se movamcom velocidades muito altas, comparáveiscom velocidades muito altas, comparáveiscom a velocidade da luz.
• Para baixas velocidades, a FísicaNewtoniana ainda é válida, maspara as altas velocidades aTeoria Einsteiniana é maisprecisa.
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Agora, na nova teoria, ESPAÇO e TEMPO são relativos, ou seja, dependem de um
REFERENCIAL!REFERENCIAL!
Na concepção antiga (newtoniana), esses dois conceitos eram absolutos, isto é, eram idênticos
independente do referencial.
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Composição de velocidade Clássica (Galileana)
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E o caso da velocidade da luz???
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Einstein afirma que:
• A velocidade da luz no vácuo tem omesmo valor (c=300.000 km/s) emqualquer referencial inercialqualquer referencial inercialindependente da velocidade da fonte.
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O problema dos múons
• Os múons (raioscósmicos) tem um tempode vida médio de 2microssegundos.de vida médio de 2microssegundos.Contudo, para atravessaraproximadamente 10 kmde atmosfera, eles gastamum tempo de 30microssegundos. Comoexplicar esse efeito?
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Paradoxo dos gêmeos.
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Relação massa-energia
• Energia pode ser convertida em massa e vice-versa de acordo com a relação:
E= m.c²
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Relatividade Geral e a nova interpretação da Gravidade
• A gravidade é resultado da resultado da curvatura do espaço-tempo.
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Expressões Importantes:
2
2
'
1
tt
v
c
∆∆ =
−Dilatação do tempo:
2c
2
2'. 1
vL L
c= −
2.E m c=
Contração das Distâncias:
Energia Relativística:
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Vídeos recomendados:
• Mundos Invisíveis (abordando o Paradoxo dos Gêmeos): http://www.youtube.com/watch?v=j1gSp2MVwhttp://www.youtube.com/watch?v=j1gSp2MVwZY
• Ciência Gostosa (ideias introdutórias sobre relatividade): http://www.youtube.com/watch?v=2i5TAdAxDRI
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Exercícios• (1) Em uma espaçonave terrestre, cujo comprimentopróprio é 30 m, um astronauta decide preparar seualmoço, hidratando uma deliciosa sopa de legumes.Supondo que a nave viaje com velocidade de 0,8c,(ou seja, 80% da velocidade da luz), calcule:
a) O comprimento da nave para um observador naTerra, medido na direção do seu deslocamento.
b) o tempo de preparo da sopinha para o centro decontroles da nave, localizado na Nasa, sendo que oastronauta, no interior da nave, calcula que o tempode preparo do almoço é de 10 minutos.
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• (2) Você têm um irmão gêmeo. Você é umrenomado astronauta que parte para umamissão espacial rumo à estrela Alpha Centauro,segunda estrela mais próxima da Terra, após oSol. Seu irmão gêmeo é um físico teórico, eacompanha da Terra, a missão do irmão. Sendoacompanha da Terra, a missão do irmão. Sendoo tempo total de viagem, medido por você, nointerior na nave, de 4 anos, quantos anos sepassaram para o seu irmão, que ficou na Terra?Quantos anos mais velho está seu irmão emrelação a você? Admita que a velocidade atingidapor sua nave é de 0,9c.
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• (3) Suponha que, em um experimento, suamassa possa ser integralmente convertida emenergia. Quanto de energia pode ser obtida comenergia. Quanto de energia pode ser obtida comsua massa? Utilize a expressão E=m.c².