Introdução à teoria de relatividade

1. Emídia
Alan
Emaxsom
Luiz

2. 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.
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

3. • 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.

4. • 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

5. • 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.

6. • 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

7. • 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.