Facebook do Portal São Francisco Google+
+ circle
Home  Teoria da Relatividade  Voltar

Teoria da Relatividade

 

Teoria da Relatividade - O que é

Teoria da Relatividade
Albert Einstein

A Teoria da Relatividade, proposta pelo físico israelita Albert Einstein (1879-1955) no início do século 20, é um dos avanços científicos mais significativos do nosso tempo.

Embora o conceito de relatividade não foi introduzido por Einstein, a sua grande contribuição foi o reconhecimento de que a velocidade da luz no vácuo é constante e um limite físico para o movimento absoluto. Isto não tem um grande impacto na vida do dia-a-dia de uma pessoa, uma vez que viajar a velocidades muito mais lentas do que a velocidade da luz. Para objetos que viajam perto da velocidade da luz, no entanto, a teoria da relatividade afirma que os objetos se moverão mais lento e diminuir em comprimento do ponto de vista de um observador na Terra. Einstein derivou também da famosa equação E = mc2, o que revela a equivalência de massa e energia.

Quando Einstein aplicou sua teoria de campos gravitacionais, ele derivou a "curva contínua espaço-tempo" que retrata as dimensões de espaço e tempo como uma superfície bidimensional, onde objetos maciços criar vales e depressões na superfície.

Este aspecto da relatividade explicou os fenômenos de flexão luz ao redor do sol, previu buracos negros, bem como a Radiação Cósmica de Fundo (CMB) - uma descoberta tornando anormalidades fundamentais na hipótese clássica de estado estacionário. Por seu trabalho sobre a relatividade, o efeito fotoelétrico e radiação de corpo negro, Einstein recebeu o Prêmio Nobel em 1921.

Teoria da Relatividade - O Básico

Os físicos normalmente dicotomizam a Teoria da Relatividade em duas partes:

A primeira é a teoria da relatividade especial, que essencialmente lida com a questão de saber se o descanso e movimento são relativo ou absoluto, e com as consequências da conjectura de Einstein de que eles são relativos.

A segunda é a Teoria Geral da Relatividade, que se aplica principalmente para partículas como eles acelerar, especialmente devido à gravitação, e age como uma revisão radical da teoria de Newton, a previsão de novas e importantes resultados para fast-moving e / ou corpos de grande massa. A Teoria da Relatividade Geral reproduz corretamente todas as previsões validados da teoria de Newton, mas expande nossa compreensão de alguns dos princípios fundamentais. física newtoniana já havia a hipótese de que a gravidade operado através do espaço vazio, mas a teoria não tinha poder explicativo tanto quanto como a distância ea massa de um determinado objeto pode ser transmitida através do espaço

Teoria da Relatividade - História

Teoria da Relatividade
Albert Einstein

Albert Einstein é considerado um dos maiores cientistas de todos os tempos. Três artigos seus publicados em 1905 foram transcendentais para o desenvolvimento da física e influíram o pensamento ocidental em geral.

Os artigos tratavam da natureza da luz, descreviam o movimento molecular e apresentavam a teoria da relatividade restrita. Einstein é famoso por refletir continuamente nas hipóteses científicas tradicionais e tirar conclusões singelas às quais ninguém havia chegado antes.

Não se conhece tanto seu compromisso social, embora fosse um ardente pacifista e sionista. Na gravação, Einstein fala de Gandhi e elogia a não violência.

Einstein, Albert (1879-1955), físico alemão naturalizado americano. Premiado com o Nobel de Física em 1921, é famoso por ser autor das teorias especial e geral da relatividade e por suas idéias sobre a natureza corpuscular da luz. É provavelmente o físico mais conhecido do século XX.

Nasceu em Ulm em 14 de março de 1879 e passou sua juventude em Munique, onde sua família possuía uma pequena oficina de máquinas elétricas. Desde muito jovem demonstrava excepcional curiosidade pela natureza e notável capacidade de entender os conceitos matemáticos mais complexos. Aos 12 anos já conhecia a geometria de Euclides.

Primeiras publicações científicas

Em 1905 doutorou-se pela Universidade de Zurique, na Suíça, com uma tese sobre as dimensões das moléculas. No mesmo ano, publicou quatro artigos teóricos de grande valor para o desenvolvimento da física.

No primeiro, sobre o movimento browniano, formulou predições importantes sobre o movimento aleatório das partículas dentro de um fluido, que foram comprovadas em experimentos posteriores. O segundo artigo, sobre o efeito fotoelétrico, antecipava uma teoria revolucionária sobre a natureza da luz.

Segundo Einstein, sob certas circunstâncias a luz se comportava como uma partícula. Também afirmou que a energia que era transportada por toda partícula de luz, que denominou fóton, era proporcional à freqüência da radiação. Isto era representado pela fórmula E = hu, onde E é a energia da radiação, h uma constante universal chamada constante de Planck e u é a freqüência da radiação.

Esta teoria postulava que a energia dos raios luminosos se transfere em unidades individuais chamadas quanta, contrariando as teorias anteriores que afirmavam que a luz era manifestação de um processo contínuo.

No terceiro trabalho, expôs a formulação inicial da teoria da relatividade que mais tarde o tornaria mundialmente conhecido; e no quarto e último trabalho, propôs uma fórmula para a equivalência entre massa e energia, a famosa equação E = mc², pela qual a energia E de uma quantidade de matéria, com massa m, é igual ao produto da massa pelo quadrado da velocidade da luz, representada por c.

Teoria da relatividade

A terceira publicação de Einstein, em 1905, Sobre a eletrodinâmica dos corpos em movimento, tratava do que ficou conhecido como teoria especial da relatividade. 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.

A teoria geral da relatividade só foi publicada em 1916. De acordo com esta teoria, as interações entre dois corpos, que até então se atribuíam a forças gravitacionais, explicam-se pela influência de tais corpos sobre o espaço-tempo (espaço de quatro dimensões, uma abstração matemática em que o tempo se junta, como quarta dimensão, às três dimensões euclidianas).

Einstein no Brasil

Foi em Sobral, no Ceará, que, em maio de 1919, durante um eclipse solar, demonstrou-se que a luz das estrelas era atraída pelo Sol, confirmando-se as proposições da teoria da relatividade e espalhando a fama de Einstein pelo mundo. Ele esteve duas vezes no Rio de Janeiro, a primeira, por poucas horas, em março de 1925, a caminho da Argentina. Na segunda, de 4 a 12 de maio do mesmo ano, pronunciou duas conferências sobre a relatividade e uma sobre a teoria da luz.

Teoria da Relatividade

Relatividade, teoria desenvolvida no início do século XX, que, originalmente, pretendia explicar certas anomalias no conceito do movimento relativo, mas, em sua evolução, converteu-se em uma das teorias básicas mais importantes das ciências físicas. Desenvolvida fundamentalmente por Albert Einstein, foi a base para que os físicos demonstrassem, posteriormente, a unidade essencial da matéria e da energia, do espaço e do tempo, e a equivalência entre as forças de gravitação e os efeitos da aceleração de um sistema.

Em 1905, 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.

Teoria da Relatividade

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.

Em 1915, desenvolveu sua teoria da relatividade geral, na qual considerava objetos que se movem de forma acelerada um em relação ao outro, para explicar contradições aparentes entre as leis da relatividade e a lei da gravitação. 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.

A teoria da relatividade geral afirma que, se esse veículo é acelerado ou freado, ou se faz uma curva, o seu ocupante não pode assegurar se as forças produzidas se devem à gravidade ou a outras forças de aceleração.

Simplesmente, a lei da gravidade de Einstein afirma que a linha de Universo de todo objeto é uma geodésica em um contínuo (uma geodésica é a distância mais curta entre dois pontos, ainda que o espaço curvo não seja, normalmente, uma linha reta; como ocorre com as geodésicas na superfície terrestre, são círculos máximos, mas não linhas retas). A linha de Universo é curva devido à curvatura do contínuo espaço-tempo na proximidade da Terra e a isso se deve a gravidade.

A teoria da relatividade geral foi confirmada de numerosas formas desde sua proposição.

Vários cientistas têm tratado de unir a teoria da força gravitacional relativista com o eletromagnetismo e com outras forças fundamentais da física: as interações nucleares forte e fraca.

Em 1928, Paul Dirac expôs uma teoria relativista do elétron. Mais tarde, desenvolveu-se uma teoria de campo quântica chamada eletrodinâmica quântica, que unificava os conceitos da relatividade e a teoria quântica, no que diz respeito à interação entre os elétrons, os pósitrons e a radiação eletromagnética. Nos últimos anos, Stephen Hawking tem se dedicado a tentar integrar por completo a mecânica quântica com a teoria da relatividade.

A Teoria da Relatividade - Definição

Teoria da Relatividade
Albert Einstein

A teoria da relatividade geral engloba duas teorias de Albert Einstein: Relatividade especial e relatividade geral.

Conceitos introduzidos pelas teorias da relatividade incluem espaço-tempo como uma entidade unificada de espaço e tempo, a relatividade da simultaneidade, cinemática e dilatação do tempo gravitacional e contração do comprimento.

O termo "teoria da relatividade" foi baseado na expressão "teoria relativa" utilizado em 1906 por Max Planck, que enfatizou como a teoria utiliza o princípio da relatividade.

A Teoria da Relatividade Especial - Albert Einstein

Primeira apresentação de Albert Einstein em uma palestra dada em Kioto, Japão, em 14 de Dezembro de 1922, pouco antes de receber o Prêmio Nobel.

Republicada em 1982 na Revista "Physics Today":

Não é fácil falar sobre como cheguei á idéia da teoria da Relatividade; houveram muitas complexidades a motivar meus pensamentos, e o impacto de cada um foi diferente nos diferentes estágios do desenvolvimento da idéia. Não farei menção a todos aqui. Nem levarei em conta os trabalhos que tenho escrito sobre o assunto. Apenas descreverei brevemente o desenvolvimento de meu pensamento diretamente relacionado com este problema.

Faz mais de 17 anos que tive uma idéia do desenvolvimento da Teoria da Relatividade pela primeira vez. Embora não saiba dizer precisamente quando, tenho certeza que estava relacionado com o problema das propriedades óticas de corpos em movimento.

A luz propaga-se pelo mar de éter, em que a Terra está se movendo. Em outras palavras, o éter está se movendo com respeito à Terra. Tentei encontrar alguma evidência experimental para a fluidez do éter na literatura, mas foi em vão.

Então tentei procurar verificar eu mesmo a fluidez do éter com respeito à Terra, ou em outras palavras, o movimento da Terra. Quando pensei pela primeira vez sobre o problema, não tinha dúvida da existência do éter ou do movimento da Terra sobre ele.

Pensei no seguinte experimento usando dois termopares (um tipo de medidor de temperatura): colocando espelhos de forma que a luz proveniente de uma fonte (após dividida em duas) fosse refletida em duas direções diferentes, uma paralela ao movimento da Terra, e outra, antiparalela.

Se assumirmos que existe uma diferença de energia entre os dois feixes refletidos, poderíamos medir a diferença do calor gerado usando dois termopares.. Embora a idéia do experimento seja muito similar à feita por Michelson, não a pus em prática.

Enquanto estava pensando neste problema em meus anos de estudante, vim a conhecer a estranho resultado do Experimento de Michelson. Logo cheguei à conclusão que nossa idéia sobre o movimento da Terra com respeito ao éter era incorreta, se admitíssemos o resultado nulo de Michelson como fato.

Este foi o primeiro passo que me levou à Teoria da Relatividade Especial. Desde então comecei a acreditar que o movimento da Terra não poderia ser detectado por nenhum experimento ótico, embora a Terra esteja rodando em torno do Sol.

Tive a chance de ler a Monografia de Lorentz de 1895. Ele discutiu e resolveu completamente o problema da eletrodinâmica em primeira ordem de aproximação, ou seja, negligenciando termos de ordem maior do que v/c, onde v é a velocidade de um corpo em movimento e c a velocidade da luz.

Então tentei discutir o Experimento de Fizeau assumindo que as Equações de Lorentz para elétrons podiam manterem-se tanto no sistema de referência em movimento quanto no de repouso. Naquela época acreditava firmemente que as equações da Eletrodinâmica de Maxwell e Lorentz eram corretas.

Além disso, a suposição de que estas equações poderiam serem consideradas no sistema de referência em movimento levava a velocidade ao conceito de invariância da velocidade da luz, o que entretanto contradizia a regra de adição de velocidades usada em Mecânica.

Por que estes dois conceitos se contradizem? Cheguei à conclusão de que esta dificuldade era difícil de se resolver. Gastei aproximadamente 1 ano em vão tentando modificar a idéia de Lorentz na esperança de resolver este problema.

Por sorte um amigo em Berna (Michele Besso) ajudou-me. Era um lindo dia quando o visitei.

Comecei a conversa com ele da seguinte forma: "Recentemente tenho trabalhado em um problema difícil. E vim hoje para juntos batalharmos contra ele".

Discutimos cada aspecto do problema.

E então de repente entendi onde estava a chave do problema.

No outro dia retornei e disse a ele, sem mesmo ter dito oi ainda: "Obrigado. Resolvi completamente o problema". Uma análise do conceito de tempo era a minha solução. O tempo não pode ser absolutamente definido e existe uma inseparável relação entre tempo e velocidade. Com este novo conceito, pude resolver todas as dificuldades completamente pela primeira vez.

E então dentro de 5 semanas a Teoria da Relatividade Especial estava completa. Não tinha dúvida de que a nova teoria era razoável de um ponto de vista filosófico. E também achei que a nova teoria estava em acordo com o argumento de Mach.

Contrariamente ao caso da Teoria da Relatividade Geral, em que o argumento de Mach foi incorporado, embora a análise de Mach tenha somente uma implicação indireta na Teoria Especial. Esta foi a maneira que a Teoria da Relatividade Especial foi criada.

Fonte: www.allaboutscience.org/www.lucalm.hpg.ig.com.br/br.geocities.com

Sobre o Portal | Política de Privacidade | Fale Conosco | Anuncie | Indique o Portal