Física Teoria da Relatividade Restrita Albert Einstein

Física Teoria da Relatividade Restrita Albert Einstein

Universidade Paulista – UNIP

Graduação Engenharia Civil – Ciclo Básico

Adriano Teixeira Longo

Atividades Práticas Supervisionadas

Teoria da relatividade restrita de Albert Einstein

Ribeirão Preto - SP

16/04/2014

1. INTRODUÇÃO

A teoria da relatividade especial (ou restrita) foi publicada em 1905 pelo físico Albert Einstein e foi a solução para um dos três maiores conflitos da física. O conflito diz respeito às propriedades da luz e seu comportamento. A física de Newton afirma que é possível ficar lado a lado com um raio de luz se o observador estiver na velocidade da luz, vendo-o parado, ao contrário do que diz os estudos sobre o eletromagnetismo desenvolvido por Maxwell. Eis o primeiro conflito, que foi resolvido por Einstein. A teoria da relatividade especial se apóia principalmente em dois pilares. O primeiro pilar são as leis da física que dizem respeito às propriedades da luz e seu movimento, enquanto o segundo é conhecido como princípio da relatividade.

O princípio da relatividade nos diz que: ao se falar das velocidades e posições de objetos precisamos especificar a velocidade e posição do(s) observador (es). A primeira vista essa afirmação parece pura perda de tempo, mas na verdade o princípio da relatividade nos diz exatamente isso, o movimento depende do ponto de vista do observador. Por exemplo: uma pessoa em um traje espacial que se move a velocidade constante sente-se estacionária. Ao cruzar com outra pessoa, acha que está parado e a pessoa que está se movendo. O mesmo vale para a outra pessoa, que se sente estacionária no caso de estar com velocidade constante. Agora você deve estar se perguntando qual dos dois está correto. Na verdade ambos estão corretos em relação a seu movimento. Mesmo que para cada um, o outro esteja em movimento seus pontos de vista são válidos. Podemos concluir então que o movimento depende apenas do observador escolhido, ou seja, o movimento é relativo.

O segundo componente da relatividade especial tem a ver com a luz e seu movimento. O princípio da relatividade nos diz que o movimento só faz sentido se estiver sendo feito em relação a um observador. A frase "João viaja a dez quilômetros por hora" só faz sentido se houver um observador. Mas o contrário acontece com a luz. A luz se move a exatos 299.792.458 m/s independente do observador ou da situação

Einstein acaba com a ideia de tempo e espaço absolutos. Além disso, Einstein considera também o espaço como uma entidade geométrica, tão fundamental quanto o espaço. Na teoria da relatividade especial o tempo e espaço não são coisas distintas são na verdade uma só, uma nova dimensão chamada de Tempo-espaço. Ao considerarmos uma nova dimensão que une tempo e espaço temos que analisar a questão do movimento nele.

Imaginemos um fóton que se move a velocidade da luz em relação a um observador dito estacionário. Este fóton estaria viajando a 299.792.458m/s e se moveria somente pelo espaço, pois estaria usando a totalidade de seu movimento para alcançar a velocidade da luz, que é o limite. Por esse motivo o fóton não envelhece, já que não viaja pelo tempo, pois todo seu movimento é utilizado no espaço. Ao contrário do observador, que usa a totalidade de seu movimento para viajar pelo espaço, assim envelhecendo. De forma simples, Einstein estabelece que o tempo-espaço não é absoluto, que o movimento livre de forças é relativo e que a velocidade máxima universal é a velocidade da luz. Essas conclusões, como vocês verão, levaram Einstein a criar um segundo conflito, dessa vez entre a teoria da relatividade especial e a gravitação de Newton.

Biografias:

Albert Einstein, Galileu Galilei e Aristóteles.

Albert Einstein

Albert Einstein nasceu em Ulm a 14 de Março de 1879 e faleceu em Princeton a 18 de Abril de 1955. Radicou-se nos Estados Unidos. Ganhou o Prêmio Nobel da Física no ano de 1921 pela sua correta explicação do chamado efeito fotoelétrico; no entanto, o prêmio só foi anunciado em 1922. Einstein receberia a quantia de 120000 coroas suecas. O seu trabalho teórico possibilitou o desenvolvimento da energia atômica, apesar do próprio Einstein não ter previsto tal possibilidade. Devido à formulação da teoria da relatividade Einstein tornou-se famoso mundialmente, algo pouco comum para um cientista. Nos seus últimos anos, a sua fama excedeu a de qualquer outro cientista na cultura popular. Einstein tornou-se sinônimo de gênio. Foi por exemplo eleito pela revista Time como a "Pessoa do Século" e a sua face é uma das mais conhecidas em todo o mundo. Em 2005 celebrou-se o Ano Internacional da Física, em comemoração a 100 anos do chamado "Annus Mirabilis" (ano miraculoso) de Einstein, em que este publicou quatro dos mais importantes artigos científicos da física do século XX. Em sua honra, foi atribuído o seu nome a uma unidade usada na fotoquímica, o einstein, bem como a um elemento químico, o Einstênio. Aos 10 anos Albert conhece Max Talmud, um jovem estudante de medicina que costuma jantar com a família Einstein. Max foi uma influência importantíssima na vida de Albert porque o introduziu, apesar da sua tenra idade, à leitura de importantes obras científicas e filosóficas, como por exemplo, Os Elementos de Euclides ou a Crítica da Razão Pura de Kant. Em consequência dos seus estudos sobre ciência, Einstein abandona completamente a fé judaica aos 12 anos. Em 1896, Einstein (com dezessete anos de idade) renuncia à cidadania alemã com o intuito de assim evitar o serviço militar alemão. Pede então a naturalização suíça, que receberia a 21 de Fevereiro de 1901. Cursou o ensino superior na Suíça, na ETH Zurich, onde mais tarde foi docente. A 6 de Janeiro de 1903 casou-se com Mileva Mari. Albert e Mileva tiveram três filhos: Lieserl Einstein, Hans Albert Einstein e Eduard Einstein. Obteve o doutorado em 1905. No mesmo ano escreveu quatro artigos fundamentais para a Física moderna. Podemos dizer que 1905 foi o "annus mirabilis" para Einstein. O primeiro artigo deste ano milagroso foi sobre o movimento browniano, que constitui uma evidência experimental da existência dos átomos. Antes deste artigo, os átomos eram considerados um conceito útil, mas a sua existência concreta era controversa.