Aula 02 teoria da relatividade - parte 01

  • Published on
    23-Jun-2015

  • View
    3.837

  • Download
    5

Embed Size (px)

Transcript

<ul><li> 1. DE ALBERT EINSTEIN * Colgio Estadual Dom Helder Cmara Fsica - 1 Ano Prof.(a) Cristiane Barbosa Pinheiro de Oliveira 2013 </li></ul> <p> 2. * 3. * Determinados aspectos da relatividade no so novos. A noo de que os fenmenos fsicos so relativos aos sistemas de referncia foi proposta por Galileu e Newton em suas pocas. 4. Sec. XVII O cientista italiano Galileu Galilei notou que um mesmo movimento podia ser descrito de diferentes maneiras dependendo do ponto de vista do observador. Imagem: * 5. A mecnica de Isaac Newton estava bem estabelecida nas suas trs leis e, juntamente com a eletrodinmica e a termodinmica, a fsica parecia completa. Imagem: (a) Sir Godfrey Kneller / Retrato de Sir Isaac Newton / Public Domain * 6. 1905 Entretanto, existiam problemas que tal mecnica no conseguia explicar surge ento a necessidade de ver a mecnica de uma nova forma, e Albert Einstein cria a Teoria da Relatividade Especial (ou restrita) em 1905, propondo assim novos conceitos sobre espao e tempo, sendo este ltimo tratado agora como uma nova dimenso. Imagem: Fotografia de Albet Eintein / Doris Ulmann / Library of Congress, Prints &amp; Photographs Division, [reproduction number LC-USZC4-4940] / Public Domain. * 7. *A Relatividade de Einstein A teoria da Relatividade Especial, proposta por Albert Einstein (1879-1955) em 1905, est de acordo com inmeras experincias, e fez previses que foram comprovadas experimentalmente depois. Nessa teoria, os fenmenos so analisados em relao a sistemas de referncia inerciais, ou seja, a sistemas de referncia em relao aos quais vale o Princpio da Inrcia. So referenciais inerciais todos os sistemas que esto em repouso ou em movimento retilneo e uniforme, ou seja, em equilbrio, portanto sem acelerao. Albert Einstein (1879-1955) 8. *A Relatividade de Einstein No estudo da Mecnica, a velocidade, por exemplo, uma grandeza relativa, ou seja, sua medida depende do referencial do qual est sendo medido. Em consequncia disso, outras grandezas que dependem da velocidade tambm so relativas. Comprimento, massa e tempo so tidos como grandezas absolutas no estudo da Mecnica, mas tambm se tratam de grandezas relativas. No entanto, a relatividade dessas grandezas s evidencia-se quando no estudo de situaes em que se tm velocidades muito elevadas, ou seja, no desprezveis se comparadas com a velocidade da luz no vcuo, que aproximadamente 3,0 x108 m/s.Imagem: http://www.educacaopublica.rj.gov.br /biblioteca/fisica/img/0014.jpg 9. *A Relatividade de Einstein A teoria da relatividade composta de duas outras teorias: Teoria da Relatividade Restrita, que estuda os fenmenos em relao a referenciais inerciais, e a Teoria da Relatividade Geral, que aborda fenmenos do ponto de vista no inercial. Apesar de formar uma s teoria, elas foram propostas em tempos diferentes, no entanto ambas trouxeram o conhecimento de que os movimentos do Universo no so absolutos, mas sim relativos. 10. * A teoria da relatividade restrita foi construda por Einstein a partir de dois importantes postulados: As leis da fsica so as mesmas em qualquer referencial inercial. A velocidade da luz tem o mesmo valor em qualquer referencial inercial. Imagem:FotografiadeAlbetEintein/ DorisUlmann/LibraryofCongress, Prints&amp;PhotographsDivision, [reproductionnumberLC-USZC4- 4940]/PublicDomain. 11. *O primeiro postulado As leis da Fsica so iguais em qualquer referencial inercial, ou seja, no existe referencial inercial preferencial. *Um passageiro que olha para fora de um trem e v pela janela outro trem, nos trilhos ao lado se movendo. Ele est consciente apenas do movimento relativo entre o seu trem e o outro, e no pode dizer qual deles est em movimento. Ele pode estar em repouso em relao ao solo e o outro trem se movendo, ou ele pode estar se movendo em relao ao solo e o outro trem em repouso, ou ambos podem estar em movimento em relao ao solo. O fato importante que se voc estivesse em um trem sem janelas, no haveria maneira de determinar se o trem estava se movendo com velocidade uniforme ou se estava em repouso. *De acordo com Einstein a insensibilidade ao movimento se estende para outros ramos da Fsica. Nenhum experimento, seja ele mecnico, eletromagntico ou ptico jamais pde revelar o movimento absoluto e o repouso absoluto. isso que significa o primeiro postulado da relatividade especial. 12. *O segundo postulado A luz sempre se propaga com a mesma velocidade, independente do referencial inercial adotado. * Einstein, ainda jovem fez a seguinte pergunta ao seu professor: como pareceria um feixe luminoso se voc estivesse se deslocando lado a lado com ele? De acordo com a fsica clssica, o feixe estaria em repouso com respeito a este observador, mas de acordo com o modelo eletromagntico de sua poca, as equaes de Maxwell, a luz sempre est em movimento. Einstein desconfiou que algo de estranho acontecia com a luz. * Imagine uma nave espacial viajando pelo espao interestelar, no meio do ter (meio elstico, extremamente tnue que permeava o espao), com uma velocidade de 30 km/s. Imagine tambm que um segundo observador, na Terra estivesse com um potente telescpio e um equipamento de preciso que pudesse medir a velocidade de um pulso de luz, oriundo do farol dianteiro e traseiro da nave. * Como esse foguete est a alta velocidade, ele seria capaz de afetar a velocidade da luz. Seria esperado que a luz se movesse com velocidade (c + 30) km/s, se estivesse a favor do ter, e se estivesse contra o ter, o pulso teria velocidade de (c 30) km/h. * Diferentemente do que se esperava, a lei das velocidade de Galileu no funciona com a luz. Em ambos os casos, a luz admite o mesmo valor, isto , o valor de c. Einstein no admitiu a existncia do ter, principalmente por causa das pretensas propriedades especiais (densidade zero e transparncia perfeita) que se pensava que ele possua. Ele manteve o princpio da relatividade aceitando que todas as leis fsicas so iguais em referenciais inerciais, incluindo as leis do eletromagnetismo. Para isto ele apresenta o segundo postulado da Teoria da Relatividade, tambm conhecido como Princpio da Invarincia da Velocidade da Luz. 13. A luz se propaga no vcuo com uma velocidade definida c (c 300.000 km/s = 300.000.000 m/s) que independente do movimento do corpo que a emitiu. c V Ela no depende da velocidade da fonte emissora de luz nem do movimento do observador. A velocidade da luz no vcuo absoluta, pois no depende do sistema de referncia inercial adotado. * Imagem: http://www.if.ufrj.br/~carlos/palestra s/relatividade/relatividade.ppt 14. * Como consequncia, os conceitos de espao e tempo so relativos, isto , se a velocidade c constante para todos os observadores, ento espao e tempo, cujo quociente fornece o valor c, podem assumir valores diferentes, dependendo do observador. 15. * 1. A relatividade da simultaneidade; 2. A dilatao do tempo; 3. Contrao do Espao; 4. Energia Relativstica. Imagem: http://www.cbpf.br/~eduhq/html/aprenda_mais/j urema/imagens_relatividademov/189.html 16. Suponha dois observadores em referenciais inerciais com velocidade relativa V (velocidade prxima da luz). Um observador S que se encontra exatamente no meio do trem, e outro observador S que se encontra no solo, e que esto se cruzando exatamente quando dois raios ocorrem e atinjam as posies frontal e traseira do trem. Como cada observador perceber os dois fenmenos? - Observador S os eventos sero simultneos, pois as duas frentes de onda de luz iro atingi-lo ao mesmo tempo e elas percorrem a mesma distncia. - Observador S os eventos no sero simultneos. Como a velocidade da luz a mesma para qualquer observador, ele ver primeiro a frente de onda da frente, pois neste sentido que se desloca o trem, logo, S concluiu que o raio produzido na frente do trem foi emitido primeiro do que o outro. 17. http://www.youtube.com/watch?v=MSp_aaCqKQY 18. *Questes Propostas *Cite os postulados de Einstein, comentando as suas consequncias. *Nosso senso comum de que se dois acontecimentos so simultneos em um referencial inercial, em qualquer outro referencial inercial estes mesmos acontecimentos tambm sero simultneos. Mas isto est em desacordo com a Relatividade Especial. Por que acontecimentos simultneos em um referencial inercial no sero necessariamente simultneos em outro referencial inercial? Isto consequncia de qual postulado? *Se um evento A ocorre antes de um evento B em um referencial inercial, possvel que em outro referencial inercial o evento B ocorra antes do evento A? 19. * * Silva, H. H. B. da S. Relatividade. In: Material didtico de apoio, 2011. Disponvel em: http://www7.educacao.pe.gov.br/oje/concurso-professor/download-materiais?submissaoId=674. Acesso em: Agosto de 2013 * Pompeu. Teoria da Relatividade Especial ou Restrita - Aula 11, 2011. Disponvel em: http://www.estudefisica.com.br/etrb/3_ano/pompeu/apostilas/aula_11_relatividade_restrita.pdf Acesso em: Agosto de 2013 * SILVA, M. A. Teoria da Relatividade. Disponvel em: http://www.brasilescola.com/fisica/teorias-da- relatividade.htmAcesso em: Agosto de 2013 * Wolski, B. Teoria Especial da Relatividade, 2006. Disponvel em: http://www.educacaopublica.rj.gov.br/biblioteca/fisica/0014.html Acesso em: Agosto de 2013 * Wolff, J. F. de S. Relatividade : a passagem do enfoque galileano para a viso de Einstein. In: Textos de apoio ao professor de fsica/Programa de Ps Graduao em Ensino de Fsica; editores Marco Antonio Moreira, Eliane Angela Veit - Vol. 16, n. 5 (2005). Disponvel em: http://www.if.ufrgs.br/tapf/v16n5_Wolff_Mors.pdf Acesso em: Agosto de 2013 * Oliveira, J. G. A teoria da relatividade In: Eduhq aprenda +, 2004. Disponvel em: http://www.cbpf.br/~eduhq/html/aprenda_mais/jurema/ficha_teoriarelatividade.htm#1 Acesso em: Agosto de 2013 * Ormonde, L.; Bulhes, M. Teoria da Relatividade (especial e geral) Einstein. Trabalho de Fsica, 2008. Disponvel em: http://www.youtube.com/watch?v=MSp_aaCqKQY . Acesso em: Agosto de 2013. * Aguiar, C. E. Espao, Tempo e Relatividade. Palestra de 2005. Disponvel em: http://www.if.ufrj.br/~carlos/palestras/relatividade/relatividade.ppt Acesso em: Agosto de 2013. </p>

Recommended

View more >