Aula 3 Modulo II Relatividade Especial e Geral

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Introdução a Relatividade Especial e Geral, realizando um resgaste histórico desde Galileu Galilei até a divulgação do artigo de Einstein sobre a Relatividade.

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Aula 3 Modulo II Relatividade Especial e Geral

  1. 1. Curso: Capacitação para Professores – Astronomia no Ensino Fundamental. 2.013 – Modulo II.
  2. 2. Aula 3 – Relatividade: de Galileu à Einstein
  3. 3. 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.
  4. 4. 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.
  5. 5. Princípio da Relatividade de Galileu: As leis físicas da mecânica são as mesmas em quaisquer referenciais de inércia.
  6. 6. A Transformada de Galileu
  7. 7. 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).
  8. 8. 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.
  9. 9. O Fator de Lorentz: 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. Sem este Fator de Lorentz, também chamado de gama (y), Einstein não teria chegado a sua teoria da relatividade especial.
  10. 10. Problemas pertinentes: 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.
  11. 11. 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.
  12. 12. 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).
  13. 13. A Relatividade Especial (Einstein,1.905): Os 2 Postulados: 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. Obs.: A velocidade da luz (c) não depende do sistema de referência inercial adotado.
  14. 14. Consequências da relatividade especial:: A dilatação do tempo:
  15. 15. 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!
  16. 16. A contração do espaço: Onde: L’ = comprimento de quem está em movimento. L = comprimento de quem está parado. = > Observador parado. v = velocidade em função de c. c = velocidade da luz no vácuo. v
  17. 17. A Relatividade Geral (Einstein. 1.915): O que é gravidade? A gravidade pode ser entendida como sendo uma força atrativa entre os centros de massas dos corpos. Relembrando Newton: “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”.
  18. 18. A curvatura do Espaço-Tempo:
  19. 19. O Brasil e a Curvatura do Espaço-Tempo: Cidade: Sobral, Ceará. Data: 29 de Maio de 1.919.
  20. 20. Museu do Eclipse – Praça do Patrocínio
  21. 21. 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
  22. 22. Rua Juquiá, 135 (altura) Santo André – SP /sabina.planetario .sabina.org.br 44222000 sabina@santoandre.sp.gov.br

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