Teoria da Relatividade Especial
Professor José Ranulfo
Roteiro (Aula 1)
 Introdução
 Transformações de Galileu (Relatividade de Galileu)
Introdução
Física Moderna
Teorias do Século XX (final do século XIX)
Albert Einstein em 1921
Teoria da Relatividade
Max Karl Ermst Ludwig Planck
(1858 – 1947)
Teoria Quântica
Essas teorias, em conjunto, interpretam o
Universo desde o microcosmo do átomo até
o macrocosmo do espaço intergaláctico.
Nosso senso comum
fenômenos:
(nossa intuição falha)
falha para descrever
 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.
Isaac Newton
(1642 – 1727)
 As
equações de Maxwell pareciam da uma
descrição completa para os fenômenos
eletromagnéticos.
James Clerk Maxwell
(1831 – 1879)
Na mecânica clássica
Medidas Relativas (Depende de um referencial)
 Posição
Velocidade
Energia Cinética (K)
Quantidade de movimento (Q)
Energia Potencial
Estou parado
ou em
movimento?
Medidas absolutas (não depende de um referencial)
Tempo
Massa
Comprimento
Relatividade
A Relatividade tem a ver com relação entre valores medidos em
referenciais que estão se movendo um em relação ao outro.
Surgimento da Relatividade
Essa 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.
c = 300 000 km/s
Estamos habituados com velocidades pequenas comparadas a da luz.
Avião supersônico: 2000 km/h
Velocidade 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
Eletromagnetismo
Velocidade da luz no vácuo
(padrão natural de velocidade)
Em qual
referencial?
Transformações de Galileu
(Relatividade de Galileu)
Transformações de Galileu
Relatividade de Galileu e Newton
(x,y,z,t) em S
(x’,y’,z’,t’) em S’
Sistema de Coordenadas Espaço-Temporal
Os relógios foram sincronizados em t = t’ = 0
Em t = 0, O e O’ coincidem
Transformações de Galileu
Relatividade de Galileu e Newton
(x,y,z,t) em S
(x’,y’,z’,t’) em S’
Sistema de Coordenadas Espaço-Temporal
Transformações de Galileu
Relatividade de Galileu e Newton
Exemplo
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)
Transformações de Galileu
Relatividade de Galileu e Newton
Exemplo
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?
Transformações de Galileu
Relatividade de Galileu e Newton
Exemplo
E Deus disse...
E houve luz!