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Teoria da relatividade

Física

A teoria da relatividade aborda os fenômenos que ocorrem em deslocamentos de objetos que possuem velocidades próximas ou iguais à da luz.
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No estudo da Mecânica, a velocidade, por exemplo, é uma grandeza relativa, ou seja, a sua determinação depende do referencial a partir do qual está sendo medida. Em consequência disso, outras grandezas que dependem da velocidade também são relativas, como a energia cinética e a quantidade de movimento.

A energia potencial gravitacional também é uma grandeza relativa, pois o seu valor depende do referencial que se adota para medir a altura. Comprimento, massa e tempo são tidos como grandezas absolutas no estudo da Mecânica, mas também são grandezas relativas. No entanto, a relatividade dessas grandezas só se evidencia no estudo de situações em que há velocidades muito elevadas, ou seja, não desprezíveis se comparadas com a velocidade da luz no vácuo, que é aproximadamente 3,0 x108m/s.

O Início da Teoria da Relatividade

A teoria da relatividade foi uma revolução para o século XX, pois ela provocou inúmeras transformações em conceitos básicos e também proporcionou que fatos importantes, ainda não explicáveis, pudessem ser entendidos. Essa teoria surgiu com o físico alemão Albert Einstein. Nascido em Ulm, Einstein foi um físico e pesquisador muito conhecido por ter proposto a teoria da relatividade, mas também foi ele que explicou corretamente o efeito fotoelétrico, fato esse que possibilitou o desenvolvimento da bomba atômica, mesmo sem ele saber para quais fins se destinava.

A teoria da relatividade é composta de duas outras teorias: Teoria da Relatividade Restrita, que estuda os fenômenos em relação a referenciais inerciais, e a Teoria da Relatividade Geral, que aborda fenômenos do ponto de vista não inercial. Apesar de formar uma só teoria, elas foram propostas em tempos diferentes, mas ambas trouxeram o conhecimento de que os movimentos do Universo não são absolutos, mas, sim, relativos.

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A teoria da relatividade restrita foi construída por Einstein a partir de dois importantes postulados:

  • Postulado: as leis da Física são as mesmas em todos os sistemas de referência inercial.

  • Postulado: a velocidade da luz no vácuo tem o mesmo valor para qualquer referencial inercial, ou seja, c = 300 000 km/s.

A Relatividade no Cotidiano

A relatividade pode não ser um assunto muito comum no dia a dia, mas ela faz parte do nosso cotidiano. Quando aproximamos da velocidade da luz, tudo muda. Nesse sentido, a relatividade é muito importante. Não é possível ver como isso ocorre em carros e aviões, mas as partículas subatômicas podem movimentar-se muito rápido, podendo alcançar velocidades bem próximas à velocidade da luz.

O GPS é um instrumento muito comum na atualidade e utiliza mecanismos advindos da relatividade para determinar com alta precisão as posições na Terra. Encontrado em celulares de última geração, esse instrumento depende de 24 satélites ao redor da Terra para determinar corretamente correta a posição. Se não fosse a relatividade, todas as medidas estariam erradas.

Os cálculos e correções relativísticos são necessários em consequência da velocidade dos satélites, aproximadamente 14 mil km/h. Essa velocidade é realmente pequena se comparada com a velocidade da luz, mas mesmo assim os cálculos são necessários.

O GPS é um instrumento cada vez mais comum em nosso cotidiano
O GPS é um instrumento cada vez mais comum em nosso cotidiano

Caso não fossem calculados os efeitos da relatividade, poderiam acontecer grandes desastres. Mísseis, após serem lançados, atingem seus alvos por meio desse dispositivo. Um ínfimo erro de cálculo pode levá-los ao alvo errado.
 

Por Marco Aurélio da Silva
Equipe Brasil Escola

Einstein, cientista que revolucionou o século XX
Einstein, cientista que revolucionou o século XX

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

SANTOS, Marco Aurélio da Silva. "Teoria da relatividade"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/teorias-da-relatividade.htm. Acesso em 12 de abril de 2021.

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Lista de Exercícios
Questão 1

Em relação às teorias da relatividade restrita e geral, marque o que estiver correto:

a) A teoria da relatividade restrita estuda fenômenos em relação a referenciais não inerciais.

b) A teoria da relatividade geral é uma segunda teoria feita por Einstein, na qual erros em relação à teoria da relatividade restrita foram corrigidos.

c) A teoria da relatividade geral aborda fenômenos do ponto de vista não inercial.

d) Ambas as teorias foram desenvolvidas na segunda metade do século XIX.

Questão 2

Sobre os postulados da relatividade, marque o que for falso:

a) As leis da Física são as mesmas em todos os referenciais que mantêm velocidade constante ou que estão parados.

b) A velocidade da luz no vácuo tem o mesmo valor para qualquer referencial inercial e vale 3x108m/s.

c) A velocidade da luz tem seu valor máximo no vácuo e tem o mesmo valor para qualquer referencial inercial, que é 300000 m/s.

d) Os postulados da teoria da relatividade fundamentam a teoria da relatividade de Einstein.

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