Teoria da Relatividade

Rosimar Gouveia

Professora de Matemática e Física

A Teoria da Relatividade foi proposta pelo físico alemão Albert Einstein (1879-1955).

Ela representa a conjugação de duas teorias: a teoria da relatividade restrita (especial) e a teoria da relatividade geral.

A teoria da relatividade especial foi publicada em 1905 no artigo "A Eletrodinâmica dos Corpos em Movimento".

Já a teoria da relatividade geral foi apresentada em novembro de 1915 à Academia Prussiana de Ciências, sendo publicada oficialmente poucos meses depois.

Na conjugação dessas duas teorias, Einstein explica as situações em que a física de Isaac Newton falhou.

Assim, ele desenvolveu mudanças que revolucionaram as propostas para os conceitos de espaço, tempo e gravidade.

Teoria da Relatividade Restrita

A teoria da relatividade restrita tem como base dois postulados:

1. Todas as leis da natureza são as mesmas em todos os sistemas de referência inerciais (sistemas de referência não-acelerados).

2. A velocidade de propagação da luz no vácuo é a mesma em todos os sistemas de referência inerciais (sistemas de referência não-acelerados).

Consequências

Uma consequência do 2º postulado é que o valor da velocidade da luz (3 .10⁸m/s) é um limite para as velocidades. Nenhum corpo pode se mover com velocidade superior a da luz no vácuo.

Além disso, o fato da velocidade da luz ser constante, modificou as ideias clássicas do espaço e do tempo.

O espaço e o tempo deixam de ser absolutos e passam a ser relativos.

O tempo medido entre o mesmo evento por observadores que estão em movimento relativo entre si é diferente. Surge assim a ideia de dilatação do tempo.

Da mesma forma, ocorre uma contração do espaço medido por observadores em estados diferentes (repouso e movimento).

Corpos em movimento sofrem uma contração na direção deste movimento em relação ao tamanho que têm quando medidos em repouso.

A dilatação temporal e a contração do espaço só apresentam valores significativos quando os valores das velocidades envolvidas são próximos aos da velocidade da luz no vácuo.

Saiba mais:

Fórmula

A teoria da relatividade restrita também modificou a noção de energia.

A energia pode ser convertida em massa e esta passou a ser considerada uma forma de energia.

Este princípio é chamado de equivalência massa-energia e pode ser expresso pela fórmula:

E₀ = mc²

Sendo,

E₀: energia de repouso
m: massa
c: velocidade da luz

Essa relação é facilmente verificada nas reações nucleares, onde partículas e núcleos interagem convertendo massa em energia e vice-versa.

Teoria da Relatividade Geral

A teoria geral foi apresentada por Einstein 10 anos após a teoria restrita. Ela amplia a abrangência daquela estendendo a descrição dos fenômenos físicos para sistemas acelerados (não inerciais).

A ideia básica da teoria é que a presença de matéria encurva o espaço-tempo. Assim, quanto maior for a massa do corpo, mais ele encurvará o espaço-tempo ao seu redor.

Curvatura do espaço-tempo

A massa encurva o espaço-tempo

O Princípio da Equivalência, postula que um sistema de referência uniformemente acelerado é fisicamente equivalente a um campo gravitacional uniforme.

Ao incluir campos gravitacionais, a teoria descreve os movimento de objetos não mais como ação de forças, mais sim como trajetórias sobre a superfície espaço-tempo.

A partir dessa nova concepção foi possível explicar o comportamento anômalo da órbita de Mercúrio (precessão do periélio de Mercúrio).

A teoria previa que a luz deveria também acompanhar a curvatura da superfície espaço-tempo gerada por campos gravitacionais intensos. O que foi posteriormente comprovado.

Foi previsto ainda que a medida do tempo também sofreria a influência dos campos gravitacionais. Quanto mais intenso o campo, mais lentamente passaria o tempo.

Essa previsão também foi confirmada. Fazendo com que o Sistema de Posicionamento Global por Satélite (GPS), para funcionar corretamente, seja necessário fazer correções.

Albert Einstein

Albert Einstein nasceu na cidade de Ulm, na Alemanha, em 1879 e morreu em 1955, nos Estados Unidos.

O físico e matemático alemão recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1921, por trabalhos desenvolvidos na física quântica e no estudo dos efeitos fotoelétricos.

Filho de uma família judaica e, temendo ser perseguido pelos nazistas na Alemanha, mudou-se para os Estados Unidos.

Einstein revolucionou as ciências com suas teorias

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Rosimar Gouveia

Bacharel em Meteorologia pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) em 1992, Licenciada em Matemática pela Universidade Federal Fluminense (UFF) em 2006 e Pós-Graduada em Ensino de Física pela Universidade Cruzeiro do Sul em 2011.