Relatividade Geral

Centro Educacional Barreiros
Barreiros - São José
Física Moderna
TEORIA DA RELATIVIDADE E MECÂNICA
QUÂNTICA
PROF.: AGNALDO ALEXANDRE
DISCIPLINA: FÍSICA
TURMA: 3º ANO EM
SÃO JOSÉ, OUTUBRO DE 2012
Relatividade
Antecedentes Históricos
A persistência da memoria, de Salvador Dali
Relatividade
Antecedentes Históricos
 Historicamente, a relatividade não se inicia com os trabalhos
de Albert Einstein;
 No final do século, suspeitava-se que a velocidade da luz no
vácuo, (c = 3,0·108 m/s) era a mesma para qualquer
referencial;
 Da mecânica clássica sabemos que a velocidade depende do
referencial, como dois carro que se encontram em sentidos
contrários em uma estrada. Para ambos, a velocidade de
cada observador se soma ao passarem um pelo outro;
Relatividade
Antecedentes Históricos
 Os trabalhos do físico polonês A. A. Michelson, e do químico
norte-americano E. W. Morley, 1881 e 1887 deram inicio as ideias
de que a velocidade da luz não era constante;
 A dupla trabalhava com o interferômetro de Michelson, tentando
provar a existência do éter, meio elástico, extremamente ténue
que permeava o espaço;
 Porém, não obtiveram sucesso em medir qualquer indicação da
existência do tal éter;
 Isso não contrariava de todo a teoria do eletromagnetismo de
Maxwell;
Relatividade
Antecedentes Históricos
Interferômetro de Michelson
Resultado do interferômetro
Movimento relativo no éter
Experiência de
Michelson e Morley
Relatividade
 O físico alemão A. Einstein procurava modificar e adaptar a teoria
da mecânica de Newton para adequá-la a velocidade da luz com
observador inercial;
 Em 1905 publicou a Relatividade Especial ou Relatividade
Restrita, restrita pois só valia para referenciais inerciais;
 Em 1915 publicou a teoria da Relatividade Geral, onde empregava
o uso de referenciais não inerciais, com acelerações causadas pela
força da gravidade;
 Isso permitiu um melhor entendimento da teoria da gravitação
universal de Newton;
• Referencial inercial: referencial que não esteja sujeita a acelerações.
Albert Einstein
Einstein jovem
Einstein idoso
 Percebemos em Einstein na idade avançada, um olhar triste, devido ao
fato de sua teoria ter sido usada para construir a bomba atômica, que
matou milhares de pessoas;
 Oppenheimer convenceu-o a escrever uma carta para o então presidente
Roosevelt, convencendo-o a liberar a verba para a famosa bomba
atômica;
Relatividade
Postulados
 A relatividade especial de Einstein se fundamenta em dois
postulados básicos, o que causou espantosa mudança na forma
de pensamento da física da época:
 As leis da física são as mesmas para quaisquer observadores
em movimento uniforme.

Não há na natureza um referencial privilegiado, e não há sentido em
repouso absoluto.
 A velocidade da luz no vácuo possui sempre o mesmo valor
para qualquer observador.

O valor de c é independente do movimento da fonte emissora, sendo a
velocidade limite para qualquer partícula material.
Cinemática Relativística
Contração Espacial
 Duas consequências importantes advindas da relatividade de Einstein,
é a contração do espaço e a dilatação do tempo, o espaço-tempo;
Contração do Espaço
 Uma barra de metal, em repouso, e encontre o resultado de 1,0 m. Em
seguida, a barra é medida dentro do foguete de Einstein que se
movimenta a 240000km/s. O valor obtido será de 0,60 m (60 cm), ou
seja, uma redução de 40% no comprimento da barra.
Cinemática Relativística
Dilatação Temporal
 A descoberta do caráter absoluto da velocidade da luz trouxe como
consequência um nova maneira de conceber o tempo na física
relativística;
 Estamos acostumados à ideia de que o tempo passa da mesma maneira
para corpos parados ou em movimento; para nós, o tempo é absoluto.
Essa é a concepção de tempo na Física de Newton;
 Para Einstein isso não acontece: o tempo é relativo. A Teoria da
Relatividade Demonstra que o tempo passa mais devagar para uma
pessoa que se movimenta com velocidade comparável à da luz do que para
outra, parada ou em movimento de baixa velocidade;
 Esse efeito é conhecido como dilatação do tempo. Devido a ele, a noções
de simultaneidade também desaparece na Física relativística;
Cinemática Relativística
Paradoxo dos Gêmeos
Relatividade
Teoria Comprovada
 Em 1919, equipes de cientistas observaram o eclipse total do
Sol, na Praça da Igreja de Nossa Senhora do Patrocínio, no
município de Sobral no Ceará e na Ilha do Príncipe, na África;
 As medidas de Sobral foram bem mais precisas e Com base
nas fotos e medidas, foi comprovada a Teoria da Relatividade,
fato que transformou Sobral em patrimônio histórico e
científico mundial;
 Em 1964, foi realizada uma experiência do CERN (Centre
Européan de Recherches Nucléaires
comprovando a teoria da relatividade;
-
Genebra),
Relatividade Geral
 Em sua teoria da Relatividade Geral, Einstein procura avaliar o que
acontece em referenciais não inerciais (que possuem aceleração). Ele
chega a algumas importantes conclusões:
Um referencial que sofre aceleração é equivalente a um referencial
submetido a uma força atuando à distância.
I.

Por exemplo, quando um elevador sobe, o passageiro não tem como distinguir se o
elevador realmente iniciou o movimento ou se alguma força começa a empurrá-lo
para baixo (exceto pelo indicador dos andares).
A Força Gravitacional é provocada por uma distorção na relação
entre espaço e tempo.
II.

Isso pode ser observado por um corpo em queda que percorre espaços maiores em
tempos cada vez menores. Toda massa provoca essa distorção e quanto maior a
massa maior a distorção.
Relatividade Geral
ilustração mostrando a deformação no espaço-tempo
causada pelo Sol, por uma anã branca, estrela de nêutrons e por um buraco negro
Relatividade Geral
Ilustração de um buraco negro devorando
uma estrela
Cygnus X1 - buraco negro
Relatividade Geral
Teoria do Big Bang
Relatividade Geral
 Einstein revisando a dinâmica para relatividade, chegou a
equação mais conhecida de todos os tempos;
 A equação demostra que é impossível acelerar um corpo
material até a velocidade da luz;
 Ela mostra ainda que pode-se converter massa em energia e
vice-versa, fato utilizado para produção de energia elétrica em
reatores nucleares;
Relatividade Geral
Viagem no Tempo
 Com isso, as viagens no tempo, tão sonhadas pelo homem não são
possíveis, pois o tempo é linear, e não é possível voltar para trás;
 A 2ª lei da termodinâmica proíbe a volta no tempo, pois trata-se de
um fenômeno irreversível, segundo a flecha do tempo;
 A falta de compreensão criou a falsa impressão de que é possível
viajar no tempo, mas isso não passa de um sonho do homem;
 Em algumas experiências modernas, foi possível mandar elétrons
para o futuro (bilionésimos de segundos), mas nunca para o
passado;
Relatividade Geral
Viagem no Tempo
Buraco de minhoca (worm hole)
Relatividade Geral
Viagem no Tempo
Relatividade Geral
Viagem no Tempo
A máquina do tempo
de H.G. Wells
O exterminador do futuro