Teoria da Relatividade EspecialProfessor José Ranulfo

Roteiro (Aula 1)

Introdução Transformações de Galileu (Relatividade de Galileu)

Introdução

Teorias do Século XX (final do século XIX)

Albert Einstein em 1921

Teoria da RelatividadeMax Karl Ermst Ludwig Planck

(1858 – 1947)

Teoria QuânticaEssas teorias, em conjunto, interpretam o Universo desde o microcosmo do átomo até o macrocosmo do espaço intergaláctico.

Física Moderna

Nosso senso comum (nossa intuição falha) falha para descrever fenômenos:

Que envolvem dimensões reduzidas (átomos, moléculas, partículas...) MECÂNICA QUÂNTICA

Que envolve altas velocidades (comparadas a da luz)RELATIVIDADE ESPECIAL

Quando pensava-se que todas as leis da física já tinham sido descobertas.

As leis de Newton pareciam descrever todos os detalhes do movimento de um corpo.

As equações de Maxwell pareciam da uma descrição completa para os fenômenos eletromagnéticos.

Isaac Newton (1642 – 1727)

James Clerk Maxwell (1831 – 1879)

Medidas Relativas (Depende de um referencial)

PosiçãoVelocidadeEnergia Cinética (K)Quantidade de movimento (Q)Energia Potencial

Medidas absolutas (não depende de um referencial)

TempoMassaComprimento

Na mecânica clássicaEstou parado

ou em movimento?

RelatividadeA Relatividade tem a ver com relação entre valores medidos em referenciais que estão se movendo um em relação ao outro.

Surgimento da RelatividadeEssa teoria causou profundas transformações em conceitos básicos e é composta em duas partes:

A teoria da Relatividade Restrita (ou Especial), publicada por Einstein em 1905, quando tinha 26 anos.

A teoria da Relatividade Geral, publicada em 1915.

Referencial Inercial Definimos um referencial inercial como sendo um sistema de

referência em que vale a lei da Inércia (1ª lei de Newton)

Um referencial que se move em velocidade constante em relação a um referencial inercial também é inercial.

A terra é um referencial inercial? act = 0,034 m/s2

Annus Mirabilis: 1905

Albert Einstein publica;

“Zur Elektrodynamik bewegter Korper”“Eletrodinâmica de corpos em Movimento”

Annalen der Physik, 17 (1905) 861

Ainda em 1905, Einstein publicou:

Um trabalho sobre a teoria quântica da luz, com a explicação do Efeito Fotoelétrico (Prêmio Nobel 1921);

Um trabalho sobre aspecto estatísticos da teoria molecular, com uma análise do Movimento Browniano.

Um trabalho sobre a Equivalência Massa-Energia.

A Mecânica Relativística é uma extensão da Mecânica Newtoniana.

Estamos habituados com velocidades pequenas comparadas a da luz.

Avião supersônico: 2000 km/hVelocidade de translação da terra ao redor do sol: 30 km/s

Então vamos comparar outras velocidades com a da luz para chamar essas velocidades de grandes ou pequenas

c = 300 000 km/s

Eletromagnetismo

Velocidade da luz no vácuo(padrão natural de velocidade)

Em qual referencial?

Transformações de Galileu(Relatividade de Galileu)

Transformações de GalileuRelatividade de Galileu e Newton

Os relógios foram sincronizados em t = t’ = 0Em t = 0, O e O’ coincidem

(x,y,z,t) em S (x’,y’,z’,t’) em S’Sistema de Coordenadas Espaço-Temporal

Transformações de Galileu

(x,y,z,t) em S (x’,y’,z’,t’) em S’

Relatividade de Galileu e Newton

Sistema de Coordenadas Espaço-Temporal

Transformações de GalileuRelatividade de Galileu e Newton

Dois carro se aproximam um do outro com uma velocidade de 120 km/h, quando medidos por um observador fixo na terra. Qual a velocidade de um carro quando vistor pelo outro. (Obs.: Use a transformação clássica de velocidades)

Exemplo

Transformações de GalileuRelatividade de Galileu e Newton

Dois prótons são ejetados de um núcleo atômico radioativo em direção opostas numa amostra de material radioativo em repouso no laboratório. Cada próton tem a velocidade de 0,95c, quando medidas por um observador no laboratório. Qual é a velocidade de um próton quando medido pelo outro de acordo com a transformação clássica de velocidades?

Exemplo

Transformações de GalileuRelatividade de Galileu e Newton

Exemplo

E Deus disse...

E houve luz!