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Espaço, Tempo e Relatividade
Carlos Eduardo AguiarInstituto de Física-UFRJ
Relatividade
O Espaço Absoluto
Newton e o Espaço Absoluto
O Deus Supremo é um Ser eterno, infinito…; e por existir sempre e estar em todo lugar, ele constitui o tempoe o espaço. Principia
Isaac Newton(1642-1727)
Como identificar o repouso absoluto?
V
V = ?
A Relatividade de Galileu
Galileo Galilei(1564-1642)
Nenhum experimento realizadona cabine fechada de um naviopode determinar a velocidadecom que este se move. Diálogo sobre os Dois Sistemas de Mundo
As Ondas de Maxwell
James C. Maxwell(1831-1879)
Campos eletromagnéticospodem propagar-se como
ondas, com velocidadec 300.000 km/s.
A luz é uma ondaeletromagnética.
c - para que observador?
c
c - para que observador?
c
V
Do ponto de vista do motorista…
V
C - V
o carro está “parado”
Ondas Mecânicas
Há um “meio” para a propagação das ondas
eletromagnéticas?
Século XIX:o “éter luminífero”
Movimento no “éter”
C1 = C-VC2 = C+V
Vc1c2
2
CCV 12
V
Qual é a velocidade da Terra em relação ao “éter”?
A Experiência de Michelson e Morley
Albert A. Michelson(1852-1931) Interferômetro de
Michelson (1887)
O que Michelson e Morley encontraram em 1887:
V (Terra - éter) = 0 (< 5 km/s)
V (Terra - Sol) 30 km/s
Brillet e Hall (1979):
V (Terra - éter) < 0,03 km/s
Vcc
V = ??
A Relatividade de Einstein
… não apenas na mecânica, mas também na eletrodinâmica, osfenômenos não têm nenhuma
propriedade associada ao conceito de repouso absoluto…
Eletrodinâmica dos Corpos em Movimento (1905)
Albert Einstein(1879-1955)
A luz se propaga no vácuo comuma velocidade definida c que é independente do movimento
do corpo que a emitiu.
c
V
Observadores diferentes encontramsempre a mesma velocidade de
propagação da luz.
cV
O Tempo Relativo
cc
cc V
V
c V
Simultaneidade é umconceito relativo!
Passado, presente e futuro são conceitos relativos!!
A distinção entre passado, presente e futuro é apenas uma ilusão, ainda que persistente. A. Einstein
Eu vejo Passado, Presente, e Futuro existindo todos de uma vez… William Blake
W. Blake (1757-1827)
Mais Relatividade do Tempo
espelho
c c
Para outro observador...
c c V
A Dilatação do Tempo
c ccc
tempomenor
tempo maior
22 /cv1
(repouso) T)(movimento T
Relógios em movimento batem mais devagar!
Vida = 2,2 milionésimos de segundo
Vida = 64 milionésimos de segundo
Bailey et al., Nature (1977) pg. 301
A vida dos múons
V = 0,9994 C
em repouso
O paradoxo dos gêmeos
7 anos-luzTerra estrela
V = 0,99 C
Tempo (Terra) = 7 anos
Tempo (viajante) = 1 ano7/cv1
122
Relatividade do Comprimento
1 ano-luz
V = 0,99 C V = 0,99 C
Contração do Comprimento
V
22 /cv1 (repouso) D)(movimento D
Réguas em movimento ficam mais curtas!
Contração do Comprimento(de novo)
1 ano-luz
se a velocidadeda luz fosse30 km/h ...
George GamowMr. Tompkins in Wonderland
As Transformações de Lorentz
V
tempo t
distância x
tempo t*
distância x*
22 /cv1
1
=
x* = (x - vt)
t* = (t - vx/c2)
Espaço e tempo, enquanto entidades separadas, são meras sombras, e apenas umaespécie de união entre eles tem existência independente.
Hermann Minkowski (1908)
O Espaço - Tempo
Energia Relativística
Conservação da energia
A massa de um corpo dependeda energia que ele contem.
E = m c2
Lavoisier estava errado!Massa pode ser criada e destruída.
Criação de um parelétron-pósitron
As Visões da Eternidade,
por limitada percepção,
Tornaram-se fracas Visões
do Espaço e do Tempo ...
William Blake
Para pensar em casa:
O Circo Relativista
4 metros 6 metros
4 metros 3 metros
O Circo Relativista
O Circo Relativista
2 metros 6 metros
Desastre no Circo Relativista?
Desastre no Circo Relativista?