Teoria da relatividade

A teoria da relatividade de Einstein conseguiu abranger conceitos físicos que a física newtoniana não explicava na época.

Por muito tempo, acreditou-se que o tempo era estático e o mesmo para qualquer referencial adotado. Em 1905, Albert Einstein (1979-1955) publicou um artigo sobre a teoria da relatividade, que o tornou famoso e mudou todo o conceito sobre espaço e tempo. Entenda o que é essa teoria, seus principais pontos e veja indicação de livros com uma leitura mais simplificada.

O que é a teoria da relatividade

Na mecânica, a velocidade é uma grandeza relativa, pois seu valor depende do referencial que está sendo adotado para medi-la. Além disso, outras grandezas que dependem da velocidade também são relativas, como a energia cinética e a quantidade de movimento.

Grandezas que não precisam de referencial para serem medidas são conhecidas como grandezas absolutas. Comprimento, massa e tempo são algumas dessas grandezas. Porém, elas são consideradas relativas quando o estudo é feito com objetos com velocidades próximas ou iguais à velocidade da luz.

A teoria da relatividade tem como objetivo o estudo desses objetos em altas velocidades. Isso se deve ao fato de que o tempo não é o mesmo para referenciais distintos que observam um mesmo objeto viajando na velocidade da luz. A ideia de referencial absoluto é totalmente reformulada nessa teoria.

Principais pontos da teoria da relatividade

Toda teoria possui pontos importantes que a definem bem. Com a teoria da relatividade, não é diferente. A seguir, serão apresentadas as principais características dessa teoria.

  • Por conta da densidade dos corpos celestes, a gravidade é uma deformidade no tecido espaço-tempo;
  • Viajar em regiões de alta gravidade faz com que o tempo passe mais lentamente;
  • A energia é igual à matéria e vice-versa. Essa frase pode ser resumida na famosa equação de Einstein: E = mc²;
  • A velocidade da luz é constante em todo o universo e nada pode superar essa velocidade;
  • Espaço e tempo não podem ser desvinculados;
  • Viagens próximas à velocidade da luz também tornam a passagem do tempo mais lenta;
  • O tempo não é mais absoluto como se pensava, e sim relativo.

Cada um desses pontos da teoria da relatividade se encaixa em alguma das divisões feitas nessa teoria: a teoria da relatividade restrita e a teoria da relatividade geral. A seguir, iremos compreender cada uma dessas subdivisões da teoria da relatividade.

Relatividade restrita

Na relatividade restrita, são feitas comparações com referenciais inerciais em movimento relativo. Esses referenciais são conhecidos também como referenciais privilegiados. Além disso, foram apresentados dois postulados por Einstein a respeito da teoria da relatividade restrita. São eles:

1°: As leis da Física são as mesmas em todos os referenciais inerciais;

2°: A velocidade da luz independe do movimento da fonte ou do observador.

O segundo postulado também nos afirma que a velocidade da luz é constante em todo o universo; logo, ela é um limite de velocidade para todos os corpos do universo. É necessária uma energia infinita para um corpo atingir a velocidade da luz.

Relatividade geral

A teoria da relatividade geral aborda todo tipo de referencial: inercial ou não inercial. Dessa forma, a relatividade passou a ser escrita igualmente em qualquer tipo de referencial.

Além disso, Einstein propôs que nós vivemos em um mundo de quatro dimensões (três dimensionais e uma temporal). A junção dessas dimensões forma o que ele chamou de tecido do espaço-tempo. Quando um corpo está sobre esse tecido, ele o deforma, e essa deformação é chamada de gravidade.

Foi possível também comprovar que o tempo passa mais lentamente para corpos que viajam próximos à velocidade da luz. Além disso, a teoria da relatividade geral foi capaz de prever buracos negros em nosso universo, além de que corpos que viajam perto desses corpos celestes também possuem uma passagem de tempo mais lenta.

Teoria da relatividade para leigos

A teoria da relatividade é bastante complexa para pessoas que não tenham alguma noção básica de física. Mas ela também pode ser complicada para os estudantes de física, por se tratar de um assunto um tanto abstrato e abrangente. Pensando nisso, apresentaremos livros com leituras mais simples sobre a teoria da relatividade. Acompanhe:

1. Teoria da Relatividade

Nessa obra, o próprio autor do conceito explana os princípios básicos da teoria que revolucionou a física moderna no século XX. Einstein explica a teoria da relatividade a partir de exemplos concretos, o que possibilita que seja entendida inclusive por leigos.

2. Relatividade

Nesse livro, Russell Stannard, professor de física, apresenta uma introdução à teoria de Einstein. O autor abre mão de equações matemáticas complexas e discorre sobre as conclusões da teoria da relatividade, abordando, por exemplo, o paradoxo dos gêmeos, a contração do espaço e a dilatação do tempo.

3. A Teoria da Relatividade Especial e Geral

Esse é outro livro também escrito pelo próprio autor da teoria. Aqui, Einstein expõe seus raciocínios e pensamentos e, por meio de um diálogo contínuo com o leitor, reconstitui o caminho que levou à criação de seus conceitos revolucionários.

Esses livros vão te ajudar, de uma maneira bem didática, a entender sobre a teoria da relatividade. Além disso, serão apresentadas, a seguir, videoaulas sobre o conteúdo estudado até agora.

Vídeos sobre a teoria da relatividade

Quanto mais conhecimento, melhor. Pensando nisso, as videoaulas a seguir vão te auxiliar a aprofundar os conceitos apresentados. Bons estudos!

Teoria da relatividade restrita

Nesse vídeo, você vai revisar seus estudos sobre a relatividade restrita. Dessa forma, toda dúvida será sanada e você terá uma melhor compreensão sobre essa teoria!

O espaço-tempo explicado

Aqui, será explicada a ideia do espaço-tempo unificado por Albert Einstein. Acompanhe!

O paradoxo dos gêmeos explicado

Entenda, com o vídeo que está sendo apresentado, sobre o paradoxo dos gêmeos e tire suas dúvidas sobre o tema.

Por fim, é importante que você revise seus estudos sobre a velocidade da luz e os buracos negros, uma consequência da teoria da relatividade geral. E para continuar aprendendo e aprofundando seus conhecimentos de física, leia também nosso conteúdo sobre gravitação universal.

Referências

As faces da física – Wilson Carron e Osvaldo Guimarães.
Física para o ensino médio, volume 3 – Kazuhito Yamamoto e Luiz Felipe Fuke.

Guilherme Santana da Silva
Por Guilherme Santana da Silva

Graduado no curso de Física pela Universidade Estadual de Maringá. Professor assistente em um colégio de ensino médio e preparatório para os vestibulares. Nas horas vagas se dedica à vida religiosa, praticar mountain bike, tocar bateria, dar atenção à família e cuidar de suas duas gatinhas Penélope e Mel.

Como referenciar este conteúdo

Santana, Guilherme. Teoria da relatividade. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/fisica/teoria-da-relatividade. Acesso em: 29 de October de 2020.

Exercícios resolvidos

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.

A teoria da relatividade restrita aborda fenômenos em relação a referenciais inerciais. Já a teoria da relatividade geral aborda fenômenos em relação a referenciais não inerciais.

RESPOSTA: c)

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.

A velocidade da luz no vácuo é de 300.000.000 m/s ou 300.000 km/s.

RESPOSTA: c)

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