Curso Online de Einstein e a Teoria da relatividade ? módulo 2

einstein e a teoria da relatividade – módulo 2

relatividade restrita ou teoria especial da relatividade

introdução

esta teoria se baseava no princípio de que toda medição do espaço e do tempo é subjetiva. isto levou einstein a desenvolver mais tarde uma teoria baseada em duas premissas: o princípio da relatividade, segundo o qual as leis físicas são as mesmas em todos os sistemas de inércia de referência, e o princípio da invariabilidade da velocidade da luz, o qual afirma que a luz se move com velocidade constante no vácuo.

einstein publicou seu artigo sobre a teoria da relatividade especial, segundo o qual nenhum objeto do universo se distingue por proporcionar um marco de referência absoluto em repouso. é igualmente correto afirmar que o trem se desloca em relação à estação e que a estação se desloca em relação ao trem.

a hipótese fundamental em que se baseava era a inexistência do repouso absoluto no universo, razão pela qual toda partícula ou objeto deve ser descrito mediante uma chamada linha de universo, que traça sua posição em um contínuo espaço-tempo de quatro dimensões (três espaciais e uma temporal), na qual têm lugar todos os fatos do universo. também deduz que o comprimento, a massa e o tempo de um objeto variam com sua velocidade. assim, a energia cinética do elétron acelerado converte-se em massa, de acordo com a fórmula e=mc2.

se uma pessoa a observa um outro sistema, que está se movendo em relação a ela com uma velocidade constante, as medidas de comprimento e tempo que ela estabelece sobre os objetos daquele sistema não serão as mesmas obtidas pelo observador b, que está estacionário naquele sistema. todos os intervalos de tempo e de comprimento parecerão menores ao observador a, do que os medidos por b. além disso, as medidas similares que b estabeleceu sobre a serão menores pelo mesmo motivo.

uma outra consequência é que existe uma certa equivalência entre massa (m) e energia (e), pois quando um objeto adquire mais energia sua massa aumenta automaticamente segundo a relação e=mc², onde c é a velocidade da luz. embora esses efeitos sejam extremamente pequenos para velocidades comuns, eles tornam-se muito importantes quando os objetos viajam próximos à velocidade da luz. eles têm que ser levados em conta na física nuclear e no projeto de grandes máquinas utilizadas para acelerar partículas e produzir energias muito intensas. como a teoria lida com velocidades constantes, ela é chamada de teoria especial da relatividade.

a teoria da relatividade especial afirma que uma pessoa, dentro de um veículo fechado, não pode determinar, por meio de nenhum experimento imaginável, se está em repouso ou em movimento uniforme.

relatividade e mecânica clássica

em 1905, o jovem físico, einstein, propôs estender o princípio da relatividade já conhecido na mecânica clássica a toda a física. ele postulou que as leis da física têm a mesma formulação em todos os referenciais galileanos, e afirmou que seria possível colocar em evidência o movimento de um referencial em relação a outro r' por intermédio de qualquer tipo de experiência, fosse ela mecânica, ótica ou eletromagnética, realizada no referencial r'.
este princípio da relatividade de einstein explicou o fracasso da experiência de michelson-morley,

os problemas resolvidos pela teoria da relatividade especial propriamente dita, de modo independente de teoria quântica, são tipificados pelo experimento michelson-morley. admitindo-se a correção da teoria do eletromagnetismo de maxwell, o movimento através do éter deveria produzir certos efeitos verificáveis; a verdade, porém, é que não se observava efeito algum. além disso, havia o fato observado de que um corpo em movimento muito rápido parece ter sua massa aumentada; o aumento se dá na razão de op para mp (...).

fatos desse gênero foram se acumulando gradualmente até que se tornou imperativo encontrar uma teoria capaz de explicar todos eles.
 
pois a rapidez da luz uma constante fundamental das leis do eletromagnetismo possuía o mesmo valor em relação a todo referencial galileano.

relatividade x absoluto

tal princípio da relatividade aboliu toda significação que se poderia dar à noção de referencial absoluto.
a idéia da invariância da velocidade da luz, incompatível com a lei newtoniana de adição e subtração das velocidades de referenciais que se desloca, conduziu einstein a estabelecer uma nova cinemática compatível com o princípio da relatividade einsteniana. com efeito, após demonstrar, através de uma seqüência de exemplos e de forma indiscutível e inequívoca, que não há sentido em se cogitar de eventos que se sucedem simultaneamente em sistemas não relacionados entre si, einstein cuidou de relacionar as grandezas vigentes num sistema com as aplicáveis a outros.