Albert Einstein revolucionou a física no início do século 20 com a teoria da relatividade. Ele propôs dois postulados fundamentais: 1) as leis da física são as mesmas para todos os observadores; 2) a velocidade da luz é constante. Isso levou a novas ideias sobre espaço, tempo, massa e energia que desafiaram concepções newtonianas. Experimentos confirmaram previsões como a dilatação do tempo e a equivalência entre massa e energia na famosa fórmula E=mc2.

1. Relatividade especial
by Prof. Jair LP

2. Albert Einstein

3. Albert Einstein

4. Albert Einstein

5. Albert Einstein (estátua em Ulm, Alemanha)

6. Albert Einstein
by Andy Warhol

7. Einstein altered states (by Andy Warhol)

8. Temas da relatividade

9. Relatividade
especial
Válida apenas em
movimentos retilíneos
uniformes.

10. Postulados
 Postulado da relatividade: As leis da física
devem ser exatamente as mesmas se descritas
por observadores em diferentes referenciais.
Não existe um referencial absoluto.
 Postulado da velocidade da luz: A velocidade
da luz no vácuo tem o mesmo valor em todos os
referenciais inerciais, e é a velocidade máxima
com que qualquer tipo de informação pode ser
transmitida.

11. Postulados
 Para compatibilizar estes dois postulados,
Einstein modificou duas noções intuitivas:
Tempo e Espaço.

12. Simultaneidade
 Se uma lâmpada se acender no meio do trem, a luz
chegará simultaneamente em P1 e P2 no referencial M’
(trem), mas não no referencial M (fora do trem).

13. Simultaneidade
 No momento em que a nave de Maria passa pela de
João, dois meteoritos chocam-se com ambas. A nave de
João está parada, e só Maria se move.

14. Simultaneidade
 Para João, os eventos são simultâneos.

15. Simultaneidade
 Para Maria, o evento da direita ocorre antes que o da
esquerda.

16. Dilatação do tempo

17. Dilatação do tempo
AB t
vc
c
t








−
= 22
2
ou tA = tempo dentro da nave
tB = tempo fora da nave
AB tt .γ=

18. Fator de Lorentz
22
2
vc
c
−
=γ
2
2
1
1
c
v
−
=γ
ou

19. Fatores de Lorentz - exemplos
Velocidade Fator de Lorentz
v / c γ
0.000 1.000
0.100 1.005
0.200 1.021
0.300 1.048
0.400 1.091
0.500 1.155
0.600 1.250
0.700 1.400
0.800 1.667
0.866 2.000
0.900 2.294
0.990 7.089
0.999 22.366

20. Dilatação do tempo - exemplo

21. Dilatação do tempo -
experimentos
 Extensão da meia-vida de elementos químicos
em aceleradores de partículas.
 Atraso de relógios atômicos colocados em
aviões, quando comparados com relógios da
superfície.
 Correção diária dos relógios internos dos
satélites do sistema GPS.

22. Outras consequências
 Contração do comprimento: o comprimento dos objetos é diminuído em
um referencial onde ele esteja em movimento (L = L0 / γ)

23. Contração do comprimento - experiência
Previsão clássica Previsão relativística

24. Outras consequências
 Aumento da massa: a massa do objeto aumenta com a velocidade,
aproximando-se de um valor infinito quando a velocidade se aproxima da
velocidade da luz no vácuo (c).

25. Outras consequências
 Efeito doppler relativístico (mudança da cor de objetos
vistos por diferentes observadores)

26. Efeito Doppler relativístico

27. Seeing relativity
Luz de flash iluminando uma sala

28. Seeing relativity
Bonde próximo à velocidade da luz

29. Seeing relativity
On/off – a velocidade da luz é alta, mas
finita.

30. E=mc2
 Outra modificação crucial de Einstein em
conceitos cotidianos (massa e energia).
 Provavelmente, a mais intrigante e mística
idéia de Einstein.
 Relação entre energia e massa. Em resumo:
massa é uma forma de energia. Energia e
massa são intercambiáveis.

31. E=mc2
é pop!

32. E=mc2
é pop!

33. E=mc2
é pop!

34. E=mc2
é pop!

35. E=mc2
é pop!

36. E=mc2
é pop!

37. E=mc2
- Fissão Nuclear

38. E=mc2
- Fissão Nuclear
A bomba de Hiroshima

39. E=mc2
- Fissão Nuclear
A nuvem após a explosão em Nagasaki.

40. E=mc2
- Fusão Nuclear

41. E=mc2
- Fusão Nuclear
Dr. Octopus (Spiderman II)

42. E=mc2
- Aniquilação elétron - pósitron

43. Relatividade geral
Válida em qualquer
movimento.

44. Relatividade geral
Princípio da equivalência
Aceleração e gravidade são equivalentes.
Não é possível perceber a diferença
entre elas através de qualquer experiência.

45. Princípio da equivalência
Campo
gravitacional Aceleração

46. Princípio da equivalência

47. Princípio da equivalência
 Onde está Stephen Hawkin?

48. Curvatura do espaço-tempo

49. Desvio da luz pela gravidade

50. Desvio da luz pela gravidade: eclipse

51. Desvio da luz pela gravidade: eclipse de
1919

52. Desvio da luz pela gravidade:
eclipse de 1919

53. Desvio da luz pela gravidade?

54. Curvatura do espaço-tempo: buracos negros

55. Curvatura do espaço-tempo: buracos negros
Buraco negro no centro da Via Láctea (visão artística)

56. Curvatura do espaço-tempo:
lente gravitacional

57. Relatividade geral – doppler
gravitacional
A luz sofre os efeitos da gravidade, mas ao invés de perder velocidade, tem sua
frequência alterada.

58. Back to the future?

60. Curvatura do espaço-tempo: “Wormholes”

61. Citação final
 “Duas coisas são infinitas: o universo
e a estupidez humana. Mas, no que
respeita ao universo, ainda não adquiri
a certeza absoluta.”
Albert Einstein

62. The End?

63. Slideshow by Prof. Jair LP, 2004 (versão 2009)