04/08/2023
Desde o aparecimento da Teoria da Relatividade Restrita em 1905 podemos dizer nas palavras de Minkowski que “o espaço que se mede e o tempo que se mede só fazem sentido no sistema de referência em que se medem” e, Consequentemente, os possíveis valores que caracterizam, por exemplo, o deslocamento de um móvel ou sua velocidade ou aceleração em um determinado sistema de referência, não serão válidos ao tentar usá-los em outro sistema de referência que tenha algum movimento relativo em relação a o primeiro. Isso implica que, para estudar qualquer evento no espaço ou no tempo ou ambos ao mesmo tempo, devemos usar tantas equações diferentes quantos forem os diferentes sistemas de referência nos quais estamos interessados em estudá-lo. O espaço-tempo supera essa dificuldade considerando que os valores de espaço por um lado e de tempo por outro não devem ser determinados, mas que devemos usar uma nova variável s (espaço-tempo) e usar essa nova variável, que implica ambos os conceitos da mesma forma inseparáveis, é possível tratar uma equação que será invariante para representar qualquer evento nos sistemas de referência possíveis. Definir as novas variáveis, suas características e formular no espaço-tempo alguns conceitos muito próximos em nossas experiências cotidianas é o objetivo deste artigo.
O espaço-tempo é a identidade geométrica de quatro dimensões, sendo três espaciais (x, y, z) e uma temporal (t) e no qual, segundo a Teoria da Relatividade, ocorrem todos os eventos do universo. . Após a interpretação relativística da gravidade, o espaço-tempo também pode ser considerado como o tecido (a estrutura) que também suporta todo o comportamento do Universo.
Até Einstein em 1905 postular sua Teoria da Relatividade Especial, a mecânica, para o estudo do movimento dos corpos, foi fundamentalmente apoiada por Galileu e Newton e aplicou, com resultados aparentemente irrepreensíveis, certas leis que foram sucessivamente consolidadas. Nestas leis considerou-se sempre que tais movimentos ocorreram num espaço de três dimensões ortogonais (x, y, z) e num tempo de apenas uma dimensão (t) com a convicção, mais ou menos explícita, de que ambos desta vez como aquele espaço eram variáveis independentes e que a ambos podiam ser atribuídos os valores determinados por qualquer observador, uma vez que esses valores eram presumidos válidos não só para o observador que os havia medido, mas também para qualquer outro que desejasse utilizá-los, independentemente do movimento relativo que poderia existir entre qualquer um dos referidos observadores. Einstein, baseado no fato, amplamente verificado a partir das experiências de Michelson-Morley, de que a velocidade absoluta da luz é independente da velocidade da fonte emissora de onde parte e do movimento do observador que pretende medi-la, questionou a invariabilidade dos valores para os intervalos no tempo e para as distâncias no espaço percebidas pelos diferentes observadores e estabeleceu que o estudo correto do movimento dos corpos exigia pensar que:
a) para. As leis físicas estabelecidas eram efetivamente válidas para qualquer observador, desde que o referido observador estivesse em repouso ou em movimento retilíneo e com velocidade constante. Isso equivalia a dizer que um observador, se estiver completamente isolado do exterior, é incapaz de distinguir, aplicando qualquer lei física, se está em repouso ou se se move com movimento retilíneo e com velocidade constante.
b. Apesar desta validade das leis físicas para um observador que está em repouso ou que se desloca com movimento retilíneo e uniforme, surgiu uma discrepância importante ao considerar os valores do tempo gasto e do espaço percorrido em um movimento; já que, tanto o valor dos intervalos de tempo medidos pelos diferentes observadores quanto as distâncias verificadas por cada um deles, não são independentes de seu movimento relativo, ainda que este seja retilíneo e uniforme. Isso significa que é preciso esquecer a visão tradicional de tempo e espaço como estruturas rígidas do Universo, mas é preciso levar em conta que os valores de ambas as magnitudes dependem do movimento relativo entre o observador e o que está observado.
c. Ele também apontou que dois observadores, que permanecem em pontos diferentes de um sistema movendo-o todo com uma certa aceleração não ortogonal na direção determinada pelos dois pontos em que os dois observadores estão localizados, percebem tanto o tempo quanto o espaço correspondentes com valores diferentes para qualquer evento; já que a aceleração do sistema faz com que, durante o curto tempo que a luz leva para atingir o outro, a velocidade relativa em relação ao evento do segundo observador não coincida com a velocidade relativa com que o primeiro dos referidos observadores o viu .em um momento anterior. Por exemplo, se em uma nave houver um observador na parte da frente e outro na parte de trás, cada um com seu relógio correspondente, eles verificarão que seus relógios não andam em uníssono enquanto a espaçonave acelera ou é retida porque há uma mudança na velocidade do navio desde o momento em que o tempo foi registrado em um dos relógios até o momento em que foi registrado no outro.
d. Da mesma forma, ele mostrou que massa e energia não são magnitudes independentes. Eles se relacionam como se a massa fosse uma energia altamente condensada com um fator de condensação de grande valor (esse valor é determinado pela velocidade da luz ao quadrado c2 = 9,10^16 m^2/seg^2). Isso equivale a dizer que a massa pode ser transformada em energia e esta em energia com o resultado, por exemplo, de que uma pequena diminuição na quantidade de massa total em uma reação nuclear dá origem a uma enorme quantidade de energia liberada. Um grama de massa é igual a 9,10^13 joules de energia.
e. De forma idêntica também descobriu que a massa de um corpo é função de sua velocidade de tal forma que, se sua velocidade tendesse à velocidade da luz, sua massa tenderia a ser infinita.
F. Ele também deduziu como uma compilação das premissas anteriores a mais importante das equações formuladas ao longo de todo o século XX (a famosa equação de Einstein E = m.c^2).
A partir do Princípio da Equivalência (não é possível distinguir se um corpo se move com aceleração constante ou se está sujeito aos efeitos da gravidade ou de outra força externa) Einstein mergulhou em sua Teoria Geral da Relatividade, mostrando que:
g. Um indivíduo dentro de um elevador que desça com uma aceleração exatamente igual a g, se o indivíduo estiver completamente isolado do exterior, não conseguirá distinguir se o elevador está se movendo com a referida aceleração ou se está em repouso e desapareceu, pelo art. da magia, a ação da gravidade (a única coisa que ele detecta é que a força igual ao seu peso com que seus pés repousavam no chão do elevador desapareceu completamente).
Da mesma forma, se você subisse no elevador com uma aceleração de valor g, não saberia dizer se o elevador está subindo com essa aceleração ou se está em repouso e o campo gravitacional multiplicou seu valor por 2 ( simplesmente observe que seus pés estão tocando, agora, no chão do elevador com uma força de valor 2 vezes o seu próprio peso). Em terceiro lugar, e continuando a insistir no mesmo exemplo, se conseguirmos por alguma ação externa que o nosso elevador desça com uma aceleração de valor 2g, o nosso ascensorista sentir-se-á incapaz de saber se o elevador desce com a dita aceleração ou se é em repouso e o campo gravitacional, conservando seu valor, mudou de direção (agora é sua cabeça que repousa no teto do elevador com uma força igual ao seu peso).
h. Suponhamos, por um momento, que nosso amigo do elevador se instalasse dentro de um tubo cilíndrico de aço com os pés apoiados no fundo e as costas apoiadas na parede lateral do cilindro, e suponhamos também que o cilindro começasse a girar em torno de sua cabeça.eixo. Nosso amigo começava a sentir uma pressão nas costas e, se estivesse isolado de fora, chegava a duvidar se estava girando junto com o tubo ou se estava em repouso e uma força de valor foi aplicada em suas costas da parede interna do tubo:
m.(ω^2).r
Ser:
m a massa de nosso parceiro no experimento. m.(ω^2).r a velocidade angular com que gira em uníssono com o tubo. r o raio interno dele.
i. Nos casos g estamos falando de uma certa massa que muitas vezes foi considerada como massa gravitacional e no exemplo h da massa que às vezes foi chamada de massa inercial, podendo verificar que ambas são a mesma coisa e que nunca qualquer experimento será capaz de distingui-los uns dos outros.
j. Por outro lado sabemos, por geometria elementar, que a relação entre o perímetro interno do tubo e o seu raio vale:
P/r=2π
Se, girando o tubo, pudéssemos saber exatamente, por um lado, o valor percebido pelo nosso amigo instalado no tubo para seu perímetro interno e, por outro lado, o valor para seu raio, ambos os valores seriam tais que sua relação não seria mais igual a 2π. A razão deve ser encontrada em que o raio do tubo, quando gira, tem um movimento relativo, em relação a quando foi parado, ortogonal ao referido raio; enquanto, no perímetro, a direção do movimento relativo, quando gira, em relação a quando foi parado, é tangente ao cilindro e, portanto, a direção do movimento relativo e o espaço a ser medido coincidem. A Teoria da Relatividade Restrita nos revela que, quando há movimento relativo entre dois espaços, ao comparar os valores percebidos por um observador para os referidos espaços, ocorre uma contração de um em relação ao outro na direção do movimento relativo e a referida contração é nula na direção ortogonal ao referido movimento relativo.
