RELATIVIDADE ESPECIAL

INTRODUÇÃO À RELATIVIDADE ESPECIAL


A Física proposta por Isaac Newton no séc. XVII tinha comobase fatos fortes e convincentes. Tão convincentes, que foi amplamenteutilizada nos séculos seguintes sem ser questionada. Os princípiosda Mecânica Newtoniana determinaram praticamente todo o desenvolvimentotécno-científico dos dois séculos que à precederam.Esta Mecânica caracteriza-se por não questionar a validadede seus conceitos; como por exemplo a questão sobre o referencialno qual são feitas as medidas e a influência do métodode medida sobre as grandezas em questão.
Mesmo nos nossos dias, os conceitos estabelecidos pela MecânicaNewtoniana permanecem firmemente ligados ao nosso raciocínio cotidiano.Estes conceitos estavam tão fortemente enraizados que atravessaramvários séculos sem que alguém questionasse seus fundamentos.
O primeiro físico a questionar alguns conceitos Newtonianosfoi o físico alemão Ernst Mach. Em seu texto intitulado "TheScience of Mechanics" de 1883, Mach expressa críticas à dinâmicade Newton. Mach levantou a questão sobre a distinçãoentre movimento absoluto e relativo, discutiu o problema da inérciados corpos e acima de tudo apontou como ponto fraco da dinâmica Newtonianasua concepção de espaço e tempo absolutos. Esta concepçãoNewtoniana está bem ilustrada na seguinte passagem dos "Principia":

"Absolute, true and mathematical time, of itself and by its owntrue nature, flows uniformly on, without to anything external"

Mach observa que sendo o tempo medido necessariamente pelo movimentorepetitivo de um corpo ou sistema físico; como por exemplo um pênduloou o movimento da Terra; é lógico que suas propriedades devemde alguma forma estar conectadas com o movimento. Semelhantemente, o conceitode espaço deve estar intimamente ligado com as propriedades do sistemade medida; e não deve ser considerado como algo absoluto.
Tais críticas não causaram muito efeito de imediato, masocasionalmente foram de profunda importância para um jovem físicochamado Albert Einstein. Einstein foi fortemente atraído pelas idéiasde que os conceitos físicos devem ser definidos em termos de grandezasmensuráveis. Portanto a maneira de observação e realizaçãode medidas físicas deve influenciar os conceitos físicos.
Este pensamento, muito diferente do absolutismo Newtoniano, gerou uma revolução nos conceitos da Física, culminandocom o aparecimento da Relatividade. 


A criacão da Relatividade

Durante sua permanência em Berna, Suiça, Einstein conheceu Michele Angelo Besso, engenheiro italiano, casado com Ana, cujo irmão, Paul Winteler, esposa mais tarde, Maja, irmã de Einstein.Além destas relações familiares, foi o trabalho conjunto de ambos, no Departamento de Patentes, que possibilitou a concretização de uma longa e profunda amizade, fácil de se comprovar pela correspondência que mantiveram no período de 1903 a 1955, e recentemente, publicada pela editora Hermann de Paris, em 1972.Michele Besso, com quem Einstein gostava de trocar idéias, possuia profundos conhecimentos enciclopédicos em filosofia, sociologia, matemática e física. Segundo Einstein, Besso constituia o melhor banco de ensaio para as idéias novas em toda a Europa. Aliás, quando Einstein lhe expôs as suas idéias sobre a teoria da relatividade, Besso logo compreendeu a sua importância científica procurando atrair a atenção de Einstein para inúmeros outros pontos novos. Algumas dessas sugestões foram utilizadas, no desenvolvimento desta teoria, como consta nos primeiros artigos que Eintein publicou sobre a relatividade.
Numa das célebres reuniões de grupo de Berna, sugestivamente conhecido por Academia Olímpia, a irmã de Besso certa vez interrogou Einstein: "Porque Michele (Besso) não fez nenhuma descoberta importante em matemática ?
Sorrindo, Einstein respondeu: "Isto é um bom sinal . Michele é um humanista, um espírito universal, muito interessado em diversos assuntos para se tornar um monomaníaco. Só os monomaníacos conseguem aquilo que denominamos de resultados ".
Besso que se encontrava próximo, forçou uma explicação mais minuciosa, ao que juntou Eintein: "Persisto em acreditar que você poderia ter provocado o surgimento de idéias de grande valor, no domínio científico, se tivesse se tornado bastante monomaníaco. Uma borboleta não é uma toupeira mas nenhuma borboleta deve se lamentar ".
Outra vez comentando sobre o aspecto revolucionário das suas teorias teria afirmado Eintein: "O que se aprende antes dos dezoito anos, acredita-se proveniente da experiência. Tudo o que aprendemos, mais tarde, tem muito de teoria e expeculações ". Na realidade, em suas conversas com James Flanck, vamos encontrar as próprias explicações de como havia chegado a sua tão original concepção de tempo e espaço: "Pergunto, às vezes, como se fez que fui o único a desenvolver a teoria da relatividade ? " Segundo afirmava Eintein, a razão e que todo adulto normal não se preocupa com os problemas propostos pela conceituação de espaço e tempo. Tudo o que precisamos saber além sobre este assunto imaginamos já do nosso conhecimento desde a infância. "Para mim, dizia Einstein, ao contrário, como me desenvolvi muito lentamente, somente comecei a propor tais questões sobre o espaço e o tempo, quando já havia crescido. Em consequência, pude penetrar mais profundamente no interior do problema, o que uma criança de desenvolvimento normal não teria feito". Esta surpreendente declaração contém uma valiosa crítica como um todo. Uma criança que se desenvolve normalmente, no processo educativo, assimila e ou aceita, como natural, um determinado número de conceitos e interpretações relativos ao que denominamos de realidade. Tal evolução educativa os tornam conformistas e submissos - o que os priva da possibilidade de questionar sobre os pressupostos, em geral implícitos, e sobre os quais se baseiam os conhecimentos a serem transmitidos. Pode-se afirmar que o processo mental de inúmeras crianças e adolescentes repete, em determinado sentido, o desenvolvimento do pensamento humano em seu conjunto. Assim, as idéias sobre a realidade física uma vez aceitas são,imediatamente, substituídas por outros interesses mais específicos. Depois destas considerações, é mais fácil deduzir como foi importante a monomania de Eintein, aliada a sua capacidade de olhar sempre o mundo sobre pontos de vista diferentes e novos. Aliás, estes parecem os grandes segredos dos pensadores e artistas que, não possuindo jamais uma firme convicção dos problemas fundamentais do mundo, os consideram ainda insolíveis. Foi a dificuldade de aprendizagem (segundo afirmam na infância, deve ter tido muita dificuldade em aprender a falar) que permitiu que Eintein desenvolvesse a sua faculdade em adotar atitudes críticas, com relação aos problemas quase sempre aceitos como resolvidos.


Um Século sem o Éter

Faz cem anos que a existência do éter deixou de ser aceita como um meio elástico através do qual as ondas luminosas se propagavam por milhões de anos luz sem perder ou diluir sua energia inicial.
Depois de vários séculos o éter, conceito que surgiu nos tempos antigos, tomou uma conotação propriamente científica quando o físico e astrônomo holandês Christian Huygens (1629-1695) formulou a teoria ondulatória da luz, na Academia de Ciências de Paris, em 1678. Segundo Huygens, os corpos luminosos produziam ondas que se propagavam até o observador, à semelhanca do que ocorria com uma lâmina metálica cujas vibrações produziam som, assim como uma pedra lançada sobre a superfície da água causava uma onda que se propagava nesta superfície. Ora, os cientistas já haviam constatado que se um sino tocasse no vácuo, a ausência de ar não permitia que se produzisse nenhum som. Como explicar que a luz se propagava no vácuo, sem um meio material capaz de transportar suas ondas, como havia sido proposto por Huygens? Diante deste dilema, Huygens recorreu à velha idéia do éter - meio no qual se propagariam as ondas luminosas.
Tão evidente parecia, no século XVII, a existência do éter, que o próprio Isaac Newton (1642-1727), após estudar os fenômenos óticos, sugeriu, para explicá-los, que a luz fosse constituída de corpúsculos muito pequenos emitidos pela fonte luminosa. Desse modo Newton explicou, no seu tratado Ótica (1704), a propagação retilínea, a reflexão nas superfícies, a refração em superfícies de separação de dois meios de densidades diferentes, a absorção e a pressão. Como a teoria corpuscular era insuficiente para explicar a interferência luminosa Newton aceitou também a existência das ondas etéreas de Huygens.
Assim, durante séculos, negar a existência do éter seria a maior asneira possível. No entanto, em fins do século XIX, o físico norte-americano Albert Abraham Michelson (1852-1931), primeiro prêmio Nobel de seu país, começou a questionar a existência real do éter - este fantasma da física, sem corpo, contorno ou forma.
Em 1881, com o objetivo de demonstrar a realidade do éter, Michelson, na época em Berlim, no laboratório do físico alemão Hermann Helmholtz (1821-1894), inventou um instrumento capaz de medir a velocidade da luz - o interferômetro de Michelson - e de comparar o intervalo de tempo gasto por dois feixes emitidos de uma mesma fonte em duas direções perpendiculares. Se uma dessas direções fosse a do movimento da Terra em sua órbita ao redor do Sol e a outra perpendicular, uma diferença de intervalos de tempos deveria ser detectada.Mas inacreditavelmente, o éter mostrou não ter qualquer efeito sobre a velocidade da luz, quer o feixe se deslocasse na mesma direção ou perpendicular ao movimento terrestre. Se o éter existisse, a Terra estava em repouso!


Aparato real do experimento de Michelson-Morley que deu significante impulso ao desenvolvimento da teoria da relatividade especial


Prelúdio à Relatividade de Einstein

A tentativa de Fritzgerald, no sentido de resolver a contradição surgida em consequência da experiência de Michelson-Morley, indubitavelmente orientou as pesquisas de Einstein na revisão das idéias sobre o tempo e as grandezas espaciais.
De fato, na Mecância Clássica, se a luz percorre uma distância x, com a velocidade c num tempo t, no referencial R, teremos:c=x/t
Em relação a outro referencial R', a distância percorrida x'será: c'=x'/t, onde t permanece imutável-tempo absoluto-como prevê a Mecânica Newtoniana. É a distância x que se transforma em x'e a velocidade c que se altera em c'. Como esta variação da velocidade da luz não foi registrada na experiência de Michelson-Morley, verificou-se que a velocidadec da luz era constante(exigência de teoria do eletromagnetismo), ou seja , não variava. No entanto, pelo princípio da Relatividade de Galileu, a velocidade c deveria variar. Para eliminar esse impasse, foi necessário fazer c=c', ou seja, supor que t-tempo variava ao mesmo tempo que x-comprimento percorrido pela luz. Designando t'como novo valor de t, poderemos escrever: c=x/t=x'/t'
A análise Einsteiniana acabou com o espaço-tempo absoluto, que variava segundo o sistema de referência, e confirmou a invariância da velocidade da luz no vácuo.

Relatividade Restrita ou Teoria Especial da Relatividade

Em 1905, um jovem físico alemão, Einstein, propôs estender o princípio da Relatividade já conhecido na Mecânica Clássica à toda a Física. Ele postulou que as leis da Física tem 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, pois a rapidez da luz-uma constante fundamental das leis do eletromagnetismo-posuía o mesmo valor em relação a todo referencial Galileano.
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 deslocam, conduziu Einstein a estabelecer uma nova cinemática compatível com o princípio da Relatividade Einsteniana. Com efeito, após demostrar, através de uma sequência 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.
As relações empregadas por Einstein, foram as mesmas formuladas pelo físico holândes H.A.Lorentz(1853-1928).
A teoria da Relatividade Restrita estabelece que a energia cinética de uma partícula de massa m, animada de uma velocidade c, é expressa pela equação:
E=Km(c)2
Esta expressão mostra que uma partícula em repouso possui uma energia de massa expressa por Ei=mi(c)2 onde i é a condição inicial das variáveis
Esta célebre relação, conhecida como equação de Eisntein ou equação da experiência de massa-energia, admite que uma partícula em repouso possui energia em sua massa.

Bibliografia

1. MOURÃO,Ronaldo R. de Freitas.Explicando a Teoria da Relatividade, Editora Tecnoprint S.A.,1987.
2. BAGNATO,Vanderlei S.(Assistência de Luiz G. Marcassa).Introdução à Relatividade Especial.




FONTE: EDMS – Trabalhos Escolares, Educação & Diversão (ANO 2000 - 2003)

Nenhum comentário:

Postar um comentário





Palavras mais buscadas no site:

Trabalhos Escolares Trabalho Escolar Biologia Português Matéria Português Rede Social Dicas de Português História Língua Portuguesa ZOOLOGIA Facebook Memes Trolls Geografia Memes Zuando muito no face Trollando Memes para facebook Escrevendo em redes sociais Dúvidas de Português Educação Física Concursos Públicos Gramática Esportes Concursos Dicas de Concursos Públicos Biografia Química O que é a língua portuguesa Física Questões para Concursos Geologia Informática Questões Enfermagem Geofísica Enem Cartaz Cartazes Manifestações TI Tecnologia Blocos Econômicos e Organizações Internacionais Arte Artes GENÉTICA Sociologia PROUNI SISU Concordância Biografias Dicas Diversos ECOLOGIA Faculdade Universidade Vestibular Matemática Simulado Atualidades Civilizações Protesto CAFTA Seu Trabalho Ortografia QUESTÕES DE Português com Gabarito Literatura Crase Computadores analógicos Curiosidades Esqui Aquático Gramática. História da computação História do hardware Redação Índio EVOLUÇÃO QUESTÕES de Matemática com Gabarito Indígena Resumo Uso da Crase - quando há (ou não) crase Geometria Analítica Livro Plural RACIOCÍNIO LÓGICO Artigos 196 a 200 da Constituição Federal Grafia Hífen Lei n° 8.142 Lei nº 8.080 Organização e Funcionamento do SUS QUESTÕES DE RACIOCÍNIO LÓGICO Com Gabarito Sistema Único de Saúde Autores Geometria Homônimos Parônimos Tecnologia da Informação Uso da vírgula Construções Geométricas Educação Resumos Vírgula Anita Garibaldi Equação da reta Questão de Concurso Reciclagem Sinônimos Verbos Vocativo Aleijadinho Aluísio Azevedo Aposto Avaliação Carta Comunidade Andina Dicionário Emprego Energia Estudar Fast Estudo Analítico do Ponto Estudo da Reta Exercícios Fernando Pessoa Formas variadas de linguagem Futebol Gauchês Ginástica História da Idade Média Idade Média Identidade Imagens para Facebook Inclinação da reta Lei Lei federal Nitrogênio Ortográfico Pedagogia Polo aquático Precisão e adequação vocabular Pronomes Psicologia Publicidade Reforma ortográfica Saúde Significados Tênis de Mesa Uso de por que Verbo Vocabulário por quê porque e porquê Ângulo de inclinação da reta 99 : Salário baixo e injustiça A Estrutura Curricular da Disciplina De Educação Física A Grande Influência da Lua em Nossas Vidas. A guerra civil gaúcha A participação do México no Nafta ACENTUAÇÃO ACENTUAÇÃO GRÁFICA ANARQUIA ASEAN Abandono Acentos Adolf Hitler Advérbios Afonso Pena AlCA x ALBA Alca Alfabeto Alfred Wegener Anatomia comparada Apec Apostila Apostila Concurso Professor Apostila PEB ll Arte Barroca Arte Rupestre Artesanato Arthur Aguiar Artigos Assíria Asteca Astrolábio Atletismo Até onde a Lua influencia a nossa vida? Automação Babilônia Badminton Balonismo Barack Obama Barão de Mauá Barão do Rio Branco Basquetebol Beisebol Benito Mussolini Benjamin Constant Bilhete Biodiversidade Biogeografia Biologia molecular Boxe Brasil - Eleições 2006 CEI – Comunidade dos Estados Independentes CLIMA Cabo de Guerra Caminhada Cana-de-açúcar Capoeira Caratê Caricom Carlos Chagas Carlos Drummond de Andrade Carta Argumentativa Carta comercial Carta de Reclamação Carta de informação Carta de solicitação Carta do leitor Cartaginês Cartão-postal Carvão mineral Casal Castro Alves Celta Charles Chaplin Chico Buarque de Holanda Chinesa - Civilizações Ciclismo Circunferência Clarice Lispector Classificação dos blocos econômicos Claude Debussy Comemoração em outros Países Comparativo entre C e java Comunidade Britânica Comunidade Sul-Americana de Nações Conceito Conceitos Concretismo Consciência Convite Copa 2014 Coreia do Norte e a Coreia do Sul Corrida Crise na Tunísia Cruzadas Crítica DEFENSIVOS AGRÍCOLAS DENSIDADE DESENHO DESMATAMENTO DESTAQUES NO MUNDO DOMESTICAÇÃO Dança Data Comemorativa Data Mining Data Warehouse Decreto nº 7.508 Descrição Desflorestamento Desrespeito com o professor Dia das Mães Dia do Descobrimento do Brasil - 22 de Abril Dicionário Web Direito Administrativo Dom Pedro I Duque de Caxias E-mail ESPÉCIES EM EXTINÇÃO EXPRESSIONISMO Educação no Brasil Educação nota 10 Egípcia Eleição de Dilma Rousseff Energia Solar Enunciação e contexto Escalada Escultura Esgrima Esporte Estrangeirismo Estrangeirismos Estudar é para os fortes Estudo da Circunferência Euclides Evolução da Tecnologia da Informação Exemplos de Textos do Cotidiano Expedições medievais realizadas em nome de Deus FIES FOTOSSÍNTESE Falsos Sinônimos Falta de Vagas Fauna Fenícia Feriados Feudalismo Figuras de estilo Filogenia Filogeografia Filosofia Fisiologia Flora Fly Fishing Formação de blocos econômicos Força de Floriano Fracasso da Alca Francesa Frases em imagens Frescobol Futebol americano Futurismo Fórmula 1 G 20 Financeiro GEO1M1 GEO2M2 Geometria Euclidiana Germânica Geógrafo Geólogo Ginástica Artística Ginástica de trampolim Globalização Glossário Web Golfe Golfo Pérsico Gonçalves Dias Governo x Educação Graciliano Ramos Grafite Grega Grego Grigori Perelman Guerra Guerra Civil Americana Guerra de Secessão Guia Prático Gêneros textuais argumentativos Gêneros textuais do cotidiano Gêneros textuais do universo jornalístico HISTiatÓRIA DA EDUCAÇÃO HISTÓRIA DA ARTE HISTÓRIA DA EDUCAÇÃ Heitor Villa-Lobos Hidroginástica História do Futebol História em quadrinhos Homero Homo sapiens Homônimas e Parônimas Hóquei IMPRESSIONISMO Idade Antiga Idade Contemporânea Idade Moderna Importância da mulher na sociedade Inca Indiana Indigena Individualismo Industrialização da China Industrialização e Urbanização Indígena no Brasil Indígenas Inglesa Inglês Ingresso Tardio Inscrições Integração da Venezuela ao Mercosul James Watt Japonesa Jet Ski Jiu Jitsu Jogo de Queimada Jogos Olímpicos Pequim 2008 John Fitzgerald Kennedy José de Alencar Judô Karl Marx Kung-Fu Lima Barreto Linguagem e comunicação Localização do Golfo Pérsico Luiz Gonzaga MEIO AMBIENTE MIGRAÇÕES ANIMAIS MMA Mixed Martial Arts Madeira Mahatma Gandhi Maia Mamíferos Manguezal Medicina Memórias de Computadores Mercosul Mercosul: Países Integrantes Mercúrio (planeta) Mergulho Mesóclise Minas Gerais Missão Científica Espacial Brasileira Mix Útil Modelos de Processadores Modismos Monarquia Monteiro Lobato Moralismo Morfologia Mundo Summary Musculação Médicos Nado Sincronizado Natação Neologismo Neologismos O milênio da mulher O que é Educação Física? OEA OLAP OMC ORGANIZAÇÃO E FUNCIONAMENTO DO SUS - LEI 8080/90 E 8142/90 ORIGAMI Op-art Opep Opinião Os livros são um oceano infinito de conhecimento PEB ll POLUIÇÃO Paleontologia Parkour Pedro Bandeira Pedro Álvares Cabral Pensamentos Persa Perímetros Pesquisa Pessoa Piaget Pintura Placa tectônica Planejamento e Gerência de Projeto de Software Planície Pleonasmo Pontuação Pop Art Portugal Povos indígenas Presidentes da República do Brasil Primavera Árabe Princesa Isabel Professor Professor trollando aluno que não estuda Pronomes átonos Prosa Naturalista Prova Pré-História Próclise QUALIDADE DE VIDA QUESTÕES DE Português Acentuação Com Gabarito QUESTÕES DE Português Crase com Gabarito Questão do Mensalão Questões de Português Ortografia com Gabarito R$9 RENASCIMENTO RESPONSABILIDADE SOCIAL ROCOCÓ Racismo Ranking Mundial de Educação Rapa-Nui Rebelião Popular Rede municipal de saúde Redundância Relacionamento Remo Repetência Reservas indígenas no Brasil Respeite o Professor Respostas Resumo de Livro Revolta da Armada Revolta da Vacina Revolta na Líbia Revolta no Egito Revolução Federalista Revolução Francesa Robô Romana Romero Britto Russa SADC Saltos Ornamentais Semânticas Seriados Sintaxe Sismo Sistema Operacional Sistemática Skate Squash Subjuntivo Suméria Surfe Tabelas Cruzadas e DrillDown Taekwondo Teatro Terremoto Texto instrucional (injuntivo) The Vampire Diaries Tigres Asiáticos Tipos de Frase Triathlon Turca Turfe Tênis Unasul União Europeia União Européia Urbanização da China Urânio Uso do Hífen (Novo Acordo Ortográfico) Verbo Auxiliar Verbos Abundantes Verbos Anômalos Verbos Defectivos Verbos Regulares e Irregulares Verbos Transitivos Verbos de Ligação Verdades e mentiras sobre o conflito das Coreias Vida de professo Viking Voleibol Voleibol de Praia Volumes Water Bike Xadrez Xenofobia Xilogravura Zuando na escola 2013 dúvida léxico regionalismo saúde no Brasil tempo verbal toma dicionário na cara variante linguística Árabe - Civilizações Áreas Ângulos Ênclise