O documento discute os conceitos de relatividade desde Galileu até Einstein, incluindo: (1) a relatividade de Galileu onde o tempo é absoluto mas o espaço depende do referencial, (2) as primeiras medições da velocidade da luz por Roemer, e (3) a teoria da relatividade especial e geral proposta por Einstein onde a velocidade da luz é constante e o espaço-tempo é curvo.

1. Curso: Capacitação para Professores –
Astronomia no Ensino Fundamental.
2.013 – Modulo II.

2. Aula 3 – Relatividade: de Galileu à Einstein

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. 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. Princípio da Relatividade de Galileu:
As leis físicas da mecânica são as mesmas
em quaisquer referenciais de inércia.

6. A Transformada de Galileu

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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. Consequências da relatividade especial::
A dilatação do tempo:

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. 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. 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. A curvatura do Espaço-Tempo:

19. O Brasil e a Curvatura do Espaço-Tempo:
Cidade: Sobral, Ceará. Data: 29 de Maio de 1.919.

20. Museu do Eclipse – Praça do Patrocínio

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. Rua Juquiá, 135 (altura)
Santo André – SP
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