A aceleração deve ser a mesma em qualquer referencial inercial

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A Evolução da Ciência

O conhecimento científico não permanece igual ao longo dos anos. O que é considerado verdade hoje, pode não ser no futuro. Há 6 séculos pensava-se que a Terra era o centro do universo. Hoje sabemos que ela não é sequer o centro do Sistema Solar. A teoria da relatividade de Einstein mudou as bases da Física alterando conceitos tão fundamentais como tempo e espaço.

A Relatividade de Galileu

A posição e a velocidade de um corpo devem ser medidas a partir de um referencial. O referencial é um espaço graduado, como uma régua ou uma estrada marcada a cada quilômetro. Junto a esse espaço deve haver um cronômetro para medir o tempo.

Algumas vezes, porém, o próprio refencial que escolhemos está em movimento. Pode ser o caso de um referencial preso em um ônibus, barco ou avião. Se um referencial A estiver em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme (MRU) ele é considerado inercial. Da mesma forma, se um outro referencial B está em repouso ou se move em linha reta com velocidade constante em relação ao referencial A, o referencial B também é considerado inercial.

Segundo Galileu, se um corpo se move em relação a um referencial e o próprio referencial se move em relação ao solo por exemplo, a velocidade do corpo em relação ao solo será a soma das duas velocidades. Nada mais natural! Se alguém corre dentro de um ônibus, a sua velocidade para quem está na rua será a velocidade do ônibus mais a velocidade com que a pessoa corre.

O Problema

Sabemos há muito tempo que a Terra movimenta-se girando ao redor do Sol. Existem também estrelas com movimentos conhecidos e de grande velocidade. Porém, ao medir a velocidade da luz vinda de diferentes direções e de astros em movimento, não encontrou-se qualquer alteração na sua velocidade. Esta velocidade é a constante c= 300.000 Km/s, comprovada pelos estudos de óptica e eletromagnetismo feitos até então. Alguma coisa deveria estar errada! Como tornar este resultado compatível com as teorias aceitas até o momento?

A Relatividade Restrita

Para resolver estes impasses, Albert Einstein propôs a Teoria da Relatividade Restrita, que está baseada em dois postulados:

  • Postulado 1: Todas as leis da física assumem a mesma forma em todos os referenciais inerciais;
  • Postulado 2: Em qualquer referencial inercial, a velocidade da luz no vácuo c é sempre a mesma, seja emitida por um corpo em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme;

As consequências desses postulados contrariam o senso comum. Se a velocidade da luz permanece constante mesmo com o emissor em movimento, alguma coisa deveria mudar para que as leis da física continuem as mesmas. Para Einstein, o tempo e o espaço variam de acordo com a velocidade de um referencial em movimento. Isso quer dizer que se alguém observasse um ônibus próximo à velocidade da luz, o comprimento do ônibus pareceria menor e o tempo dentro dele correria mais lentamente em relação ao tempo medido pelo observador. Ao calcular a velocidade da luz, os dois chegariam ao mesmo resultado.

Relatividade Geral

Em sua teoria da Relatividade Geral, Einstein procura avaliar o que acontece em referenciais não inerciais (que possuem aceleração). Ele chega a algumas importantes conclusões:

  • Um referencial que sofre aceleração é equivalente a um referencial submetido a uma força atuando à distância.

Por exemplo, quando um elevador sobe, o passageiro não tem como distinguir se o elevador realmente iniciou o movimento ou se alguma força começa a empurrá-lo para baixo (exceto pelo indicador dos andares).

  • A Força Gravitacional é provocada por uma distorção na relação entre espaço e tempo.

Isso pode ser observado por um corpo em queda que percorre espaços maiores em tempos cada vez menores. Toda massa provoca essa distorção e quanto maior a massa maior a distorção.

As teorias de Einstein revolucionaram a Física e foram sendo comprovadas com experiências e observações. Entre essas observações está o eclipse do sol, visto na cidade de Sobral, no Ceará. Uma estrela posicionada atrás do sol não poderia ser vista, segundo as teorias antigas. Mas se a gravidade distorce o próprio espaço-tempo, até mesmo a luz poderia ser atraída e desviada. Se Einstein estivesse correto, uma estrela escondida atrás do sol seria vista quando ocorresse um elipse total. Cientistas da Real Sociedade Astronômica, da Inglaterra, confirmaram: o astro que deveria estar oculto pelo sol tinha sua luz desviada e foi visto durante o eclipse.

Bibliografia:
EINSTEIN, Albert. Relatividade Especial e Geral.
MOURÃO, Ronaldo Rogério de Freitas. Explicando a Teoria da Relatividade. Editora Ediouro, 2005.
Observatório Nacional www.on.com.br

Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/fisica/teoria-da-relatividade/

Quais as características de um referencial inercial?

Um referencial é dito inercial quando os corpos não têm o seu estado de movimento alterado, ou seja, ele é um sistema de referencia que não possui aceleração em relação aos corpos fixos.

Porque um sistema acelerado não pode ser considerado um sistema de referência inercial?

Por exemplo, quando temos um carro fazendo uma curva, em relação à superfície da Terra, podemos dizer que o vetor velocidade do carro varia, ou seja, ele não é constante. Isso significa que o carro fazendo a curva não pode ser considerado um referencial inercial, pelo fato de ele estar em movimento acelerado.

O que vem a ser um referencial inercial?

Referencial inercial é um sistema de referência em que corpos livres (sem forças aplicadas) não têm o seu estado de movimento alterado, ou seja: corpos livres não sofrem acelerações quando não há forças sendo exercidas.

Qual a diferença entre um referencial inercial é um referencial não inercial?

Um referencial em que uma partícula livre está em repouso ou em MRU é chamado de referencial inercial. Um referencial em que uma partícula livre não está em repouso nem em MRU é chamado de referencial não inercial. Qualquer referencial que pudermos imaginar só pode ser inercial ou não inercial.