Whatsapp icon Whatsapp

Teoria da relatividade restrita

A teoria da relatividade restrita é a teoria que considera que o tempo e o espaço estão intrinsecamente relacionados. Ela foi desenvolvida pelo físico Albert Einstein.
Vulto de carros velozes em avenida, em alusão à teoria da relatividade restrita.
De acordo com a teoria da relatividade restrita, a velocidades próximas à da luz, o tempo e o espaço passam a ser relativos.

A teoria da relatividade restrita é a teoria formulada por Albert Einstein que está fundamentada no princípio da relatividade restrita, no qual as leis da física precisam ser iguais em todos os referenciais inerciais, e no princípio de constância da velocidade da luz, que trata a velocidade da luz como constante e máxima para qualquer corpo.

Leia também: Qual a relação entre os buracos negros e a teoria da relatividade?

Resumo sobre a teoria da relatividade restrita

  • Os postulados da teoria da relatividade restrita são o princípio de relatividade restrita e o princípio de constância da velocidade da luz.

  • As consequências da teoria da relatividade incluem a velocidade da luz no vácuo ser a velocidade máxima, ausência de éter e simultaneidade de efeitos, que alterou os conceitos de tempo e espaço.

  • Através da teoria da relatividade restrita podemos calcular a dilatação do tempo e a contração do espaço.

  • A paternidade da teoria da relatividade restrita é do físico-teórico Albert Einstein.

  • A teoria da relatividade restrita é empregada no estudo das partículas subatômicas, atômicas e cósmicas, campo eletromagnético e luz, calibração dos imãs das tevês de tubo, etc.

Videoaula sobre a teoria da relatividade restrita

Quais são os postulados da teoria da relatividade restrita?

Os postulados da teoria da relatividade restrita foram formulados pelo físico-teórico Albert Einstein (1879-1955) em 1905. De acordo com o livro “Curso de Física Básica: ótica, relatividade e física quântica”, eles são:

  1. Princípio de relatividade restrita: “As leis físicas são as mesmas em todos os referenciais inerciais”.

  1. Princípio de constância da velocidade da luz: “A velocidade da luz no vácuo é a mesma em todas as direções e em todos os referenciais inerciais, e é independente do movimento da fonte”.

Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)

As consequências da teoria da relatividade restrita

As consequências da teoria da relatividade restrita incluem:

  • a validação de que não existe o éter (substância que comporia o espaço);

  • que a velocidade máxima que qualquer corpo, partícula ou evento pode atingir é a velocidade da luz no vácuo;

  • a reavaliação e modificação do princípio de simultaneidade de eventos (que é relativa ao que dois observadores percebem quando estão em referenciais distintos), passando a considerar o comportamento do tempo e do espaço como relativo. Uma partícula que se propaga com velocidade próxima à da luz observará uma diminuição da distância (contração do comprimento) e menor passagem do tempo (dilatação do tempo) em comparação a um observador externo a ele.

Veja também: Qual é a velocidade da luz?

Quais as principais fórmulas da teoria da relatividade restrita?

Fator de Lorentz

\(\gamma \equiv \frac{c}{\sqrt{{c}^2 - {v}^2}} = \frac{1}{\sqrt{1- \frac{{v}^2}{{c}^2}}} \)

\(γ\) é o fator de Lorentz.

v é a velocidade do corpo.

c é a velocidade da luz no vácuo, com valor de \(299792458 {m} / {{s} ^ {2}}\).

Contração do comprimento

\(L = \frac{{L}_{\text{o}}}{\gamma} \)

\({L}_{\text{o}} \) é a distância ou comprimento do corpo em repouso.

\({L}_{\text{}}\) é a distância ou comprimento do corpo em movimento.

\(γ\) é o fator de Lorentz.

Também pode ser representada como:

\(L = {L}_{\text{o}} \cdot \sqrt{1- \frac{{v}^2}{{c}^2}} \)

\({L}_{\text{o}} \) é a distância ou comprimento do corpo em repouso.

\({L}_{\text{}}\) é a distância ou comprimento do corpo em movimento.

v é a velocidade do corpo.

c é a velocidade da luz no vácuo, com valor de \(299792458 {m} / {{s} ^ {2}}\).

Dilatação do tempo

\(\Delta t = \gamma \cdot {\Delta t}_{\text{o}} \)

\({\Delta t}_{\text{}} \) é o tempo do corpo em movimento.

\({\Delta t}_{\text{o}} \) é o tempo do corpo em repouso.

\(γ\) é o fator de Lorentz.

Também pode ser representada como:

\(\Delta t = \frac{{{\Delta t}_{\text{o}}}}{\sqrt{1- \frac{{v}^2}{{c}^2}}} \)

\({\Delta t}_{\text{}} \) é o tempo do corpo em movimento.

\({\Delta t}_{\text{o}} \) é o tempo do corpo em repouso.

v é a velocidade do corpo.

c é a velocidade da luz no vácuo, com valor de \(299792458 {m} / {{s} ^ {2}}\).

Qual a origem da teoria da relatividade restrita?

Baseado nos estudos do físico Hendrik Lorentz (1853-1928) e nos resultados obtidos a partir do experimento Michelson-Morley (de que, ou o éter não existe, ou sua influência é mínima na velocidade da luz), em 1905 o físico-teórico Albert Einstein (1879-1955) publicou no artigo “Sobre a eletrodinâmica dos corpos em movimento” a teoria da relatividade restrita.

Aplicação da teoria da relatividade restrita no cotidiano

A teoria da relatividade restrita é aplicada em:

  • investigações e análises a respeito das partículas subatômicas e atômicas;

  • cor e durabilidade do ouro;

  • calibração dos imãs dos televisores de tubo;

  • estudos sobre o campo eletromagnético e a luz;

  • estudo de partículas cósmicas.

Teoria da relatividade geral x teoria da relatividade restrita

A teoria da relatividade restrita e a teoria da relatividade geral são teorias desenvolvidas pelo físico-teórico Albert Einstein que apresentam algumas diferenças. Enquanto a teoria da relatividade restrita aborda principalmente a constância da luz e o comportamento das partículas e corpos a velocidades próximas a da luz, a teoria da relatividade geral aborda o desvio sofrido pela luz ao se aproximar de corpos massivos e a gravidade ser redefinida como uma consequência da curvatura do tecido espaço-tempo.

Saiba mais: O que afirmam as leis de Newton?

Exercícios resolvidos sobre teoria da relatividade restrita

01) (UFPE) Um astronauta é colocado a bordo de uma espaçonave e enviado para uma estação espacial a uma velocidade constante v = 0,8 c, onde c é a velocidade da luz no vácuo. No referencial da espaçonave, o tempo transcorrido entre o lançamento e a chegada na estação espacial foi de 12 meses. Qual o tempo transcorrido no referencial da Terra, em meses?

a) 5

b) 10

c) 20

d) 100

e) 200

Resolução:

Alternativa C. Calcularemos o tempo que passou no referencial da Terra através da fórmula da dilatação do tempo:

\(\Delta t = \frac{{\Delta t}_{\text{o}}}{\sqrt{1- \frac{{v}^2}{{c}^2}}} \)

Onde é o tempo do corpo em repouso e é o tempo do corpo em movimento.

\(\Delta t = \frac{12}{\sqrt{1- \frac{{\left(0,8c\right)}^2}{c^2}}} \)

\(\Delta t = \frac{12}{\sqrt{1- \frac{0,64c^2}{c^2}}} \)

\(\Delta t = \frac{12}{\sqrt{1-0,64}} \)

\(\Delta t = \frac{12}{\sqrt{0,36}} \)

\(\Delta t = \frac{12}{0,6} \)

\(∆t=20\ meses\)

02) (UFMG-MG) Observe esta figura:

Nave espacial se aproximando de um homem sobre uma plataforma, em exercício sobre teoria da relatividade restrita.

Paulo Sérgio, viajando em sua nave, aproxima-se de uma plataforma espacial, com velocidade de 0,7 c, em que c é a velocidade da luz.

Para se comunicar com Paulo Sérgio, Priscila, que está na plataforma, envia um pulso luminoso em direção à nave. Com base nessas informações, é correto afirmar que a velocidade do pulso medida por Paulo Sérgio é de:

a) 0,7 c.

b) 1,0 c.

c) 0,3 c.

d) 1,7 c.

Resolução:

Alternativa B. A velocidade da luz no vácuo é constante, portanto a velocidade do pulso medida por Paulo Sérgio é de 1,0 c.

Fontes

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Ótica e Física Moderna. 8. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2009.

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Ótica, Relatividade, Física Quântica (vol. 4). Editora Blucher, 2015.

Publicado por Pâmella Raphaella Melo

Artigos Relacionados

A relatividade proposta por Einstein
Uma área importante da Física é a relatividade, campo que se dedica à medida de eventos (acontecimentos), local e tempo de sua ocorrência. Veja mais sobre relatividade!
Albert Einstein
Clique aqui para conhecer a história de Albert Einstein: quem foi e quais foram as suas contribuições para a humanidade.
Buracos Negros
Acesse o texto e descubra mais sobre os buracos negros. Conheça suas características, descubra o que já sabemos sobre eles, e entenda de onde eles vieram.
Contração do Comprimento
A teoria da relatividade e a contração do comprimento
Dilatação do tempo
Clique aqui e entenda a dilatação do tempo, fenômeno proposto por Albert Einstein em sua Teoria da Relatividade, no início do século XX.
Física Moderna
Clique aqui, saiba o que a Física Moderna estuda, conheça sua história e seus marcos e compreenda sua importância.
O princípio da relatividade
Clique aqui e conheça as teorias sobre o princípio da relatividade!
Paradoxo dos gêmeos
Saiba o que diz o intrigante paradoxo dos gêmeos e como ele pode provar a Teoria da Relatividade.
Teoria da relatividade
Descubra o que explica a teoria da relatividade. Conheça seus postulados e suas aplicações. Veja o que dizem as teorias da relatividade restrita e geral.
Velocidade da Luz
Você sabe qual é a velocidade da luz? A luz propaga-se no vácuo com uma velocidade de 299.792.458 m/s, ou seja, cerca de trezentos milhões de metros por segundo. A velocidade da luz é uma das mais importantes constantes da Física e foi medida com precisão, pela primeira vez, pelo engenheiro francês Hypollyte Fizeau.
video icon
Escrito"Civilização Micênica" Próximo ao Fresco de uma mulher Micênica.
História
Grécia Antiga: Civilização Micênica
Assista à nossa videoaula para conhecer a história da civilização micênica. Confira também, no nosso canal, outras informações sobre a Grécia Antiga.

Outras matérias

Biologia
Matemática
Geografia
Física
Vídeos
video icon
Pessoa com as pernas na água
Saúde e bem-estar
Leptospirose
Foco de enchentes pode causar a doença. Assista à videoaula e entenda!
video icon
fone de ouvido, bandeira do reino unido e caderno escrito "ingles"
Gramática
Inglês
Que tal conhecer os três verbos mais usados na língua inglesa?
video icon
três dedos levantados
Matemática
Regra de três
Com essa aula você revisará tudo sobre a regra de três simples.