TEORIA DA RELATIVIDADE RESTRITA - RESUMO

Teoria da relatividade restrita

A teoria da relatividade restrita, também chamada de teoria da relatividade especial, é uma teoria, publicada em 1905 pelo cientista Albert Einstein possui somente dois postulados, dois princípios gerais que são válidos na Natureza: o princípio da relatividade restrita e o princípio de constância da velocidade da luz.

1.º postulado de Einstein - "Princípio da relatividade restrita"

As leis da Física são as mesmas em qualquer referencial inercial.

Isso significa que qualquer experiência física realizada dentro de um laboratório deverá obter os mesmos resultados de um experimento idêntico realizado dentro de um trem que viaja com velocidade constante, ou seja, não existe referencial inercial absoluto.

Imagine que um astronauta se encontra no espaço sideral longe de qualquer campo gravitacional, imerso na escuridão do universo. Suponha que a única coisa que esse astronauta consegue enxergar é um ponto brilhando no escuro movendo-se na sua direção com velocidade constante. Nessas condições, o astronauta não é capaz de determinar se o movimento é do ponto, dele ou de ambos. Assim, dizemos que não existe nenhum referencial inercial privilegiado.

2.º postulado de Einstein -

A velocidade da luz no vácuo tem sempre o mesmo valor ( c ) em todas as direções e em todos os referenciais inerciais.

Isso significa que a velocidade da luz é uma constante universal. Em qualquer referencial inercial medido a velocidade da luz sempre será 300 000km/s, independentemente do movimento relativo entre a fonte e o observador.

 

Imagine um motoqueiro guiando sua motocicleta em uma estrada retilínea, com velocidade constante e igual a 300 000km/s. Apesar de sua velocidade em relação ao solo ser igual à velocidade da luz, o motoqueiro consegue enxergar seu reflexo no espelho da motocicleta. Esse fato decorre do primeiro postulado de Einstein, pois, do contrário, as leis da Física seriam diferentes no referencial da motocicleta. Assim, apesar de sua altíssima velocidade, a velocidade da luz medida em relação à motocicleta será igual a 300 000km/s.

Relatividade da Simultaneidade.

A figura ao lado representa um evento ocorrido dentro de um trem que viaja com velocidade constante, observado por um passageiro. Depois que a lâmpada é ligada, ambas paredes são atingidas pelos raios luminosos simultaneamente.

A próxima figura representa o mesmo evento observado por um pedestre que se encontra em repouso em relação ao solo. Repare que esse observador verá os raios luminosos atingirem a parede da esquerda primeiramente.

Assim, concluímos que a simultaneidade dos eventos ocorridos é relativa, dependendo do referencial inicial adotado. Como na natureza todos os corpos ou informações viajam com uma velocidade limite, c, não é possível que dois observadores, situados em referenciais diferentes, recebam uma mesma informação em um mesmo instante de tempo.

Considere, por exemplo, dois torcedores, A e B, em posições A e B de um estádio de futebol:

Como os observadores se encontram em pontos diferentes do estádio, não poderão observar simultaneamente um evento que ocorre dentro do campo (uma jogada de cruzamento na área, por exemplo). Isso porque os fótons que transportam essa informação visual viajam com mesma velocidade em todas as direções; assim, o observador A enxergará o evento antes do observador B. Naturalmente, essa diferença entre os intervalos de tempo que o observador A leva para receber as informações e aquele que o observador B leva é muito pequena; porém, não é nula.

OBS: Na Física Clássica, estudada por Galileu e Newton tempo e espaço são absolutos. Na relatividade restrita a velocidade da luz é absoluta e a partir dela que se calcula o tempo e o espaço, ou seja, tempo e espaço são relativos (o tempo se delata e o espaço se contrai)

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ATIVIDADES:

Exercícios

1) (UFRN) A Teoria da Relatividade Especial ou Restrita prediz que existem situações nas quais dois eventos que acontecem em instantes diferentes, para um observador em um dado referencial, podem acontecer no mesmo instante, para outro observador que está em outro referencial. Ou seja, a noção de simultaneidade é relativa e não absoluta. A relatividade da simultaneidade é consequência do fato que:

a) a Teoria da Relatividade Especial só é válida para velocidades pequenas em comparação coma velocidade da luz.

b) a velocidade de propagação da luz no vácuo depende do sistema de referência inercial em relação ao qual é medida.

c) a Teoria da Relatividade Especial não é válida para sistemas de referência inerciais

d) a velocidade de propagação da luz no vácuo não depende do sistema de referência inercial em relação ao qual ela é medida.

 

02 - (CFT-CE) Em 2005, Ano Mundial da Física, comemora-se o centenário da Teoria da Relatividade de Albert Einstein. Entre outras consequências esta teoria poria fim à ideia do éter, meio material necessário, semelhantemente ao som, através do qual a luz se propagava. O jargão popular "tudo é relativo" certamente não se deve a ele, pois seus postulados estão fundamentados em algo absoluto: a velocidade da luz no vácuo – 300.000 km/s. Hoje sabe-se que:

I. O som propaga-se no vácuo;

II. A luz propaga-se no vácuo;

III. A velocidade da luz no vácuo é a velocidade limite do universo

 É (são) verdadeira(s):

a) todas                     b) nenhuma              c) somente II            d) II e III                     e) somente III

 

03 - (UEG-GO) Antes mesmo de ter uma ideia mais correta do que é a luz, o homem percebeu que ela era capaz de percorrer muito depressa enormes distâncias. Tão depressa que levou Aristóteles - famoso pensador grego que viveu no século IV a.C. e cujas obras influenciaram todo o mundo ocidental até a Renascença - a admitir que a velocidade da luz seria infinita.

Hoje sabe-se que a luz tem velocidade de aproximadamente 300.000 km/s, que é uma velocidade muito grande, porém finita. A teoria moderna que admite a velocidade da luz constante em qualquer referencial e, portanto, torna elásticas as dimensões do espaço e do tempo é:

a) a teoria da relatividade.                         b) a teoria da dualidade onda - partícula.

c) a teoria atômica de Bohr.                      d) o princípio de Heisenberg.       

e) a lei da entropia.

 

04 - Com o advento da Teoria da Relatividade de Einstein, alguns conceitos básicos da física newtoniana, entre eles, o espaço e o tempo, tiveram de ser revistos. Qual a diferença substancial desses conceitos para as duas teorias?