21/01/2022 Física

Teoria da Relatividade: o que é e como ela funciona?

Escrito por Hexag Educação @hexagmedicina
Teoria da Relatividade: o que é e como ela funciona?

Quase todo mundo já ouviu falar a respeito da Teoria da Relatividade, contudo, é difícil encontrar alguém que saiba pontuar o que ela é e como funciona. Há uma ideia errônea de que se trata de um conceito de Física difícil de ser compreendido. 

Na realidade, se trata de uma base para a compreensão do universo. Continue lendo para entender mais sobre a teoria desenvolvida e aperfeiçoada por Albert Einstein. 

O que é a Teoria da Relatividade?

Até o começo do século XX, a Física era regida basicamente pelas leis de Newton. Contudo, especialmente a Lei da Gravitação Universal abria margem para diversas dúvidas. Acreditava-se que essas questões nunca poderiam ser respondidas até que Albert Einstein se permitiu supor que a gravidade está ligada intimamente ao espaço e ao tempo.

De acordo com a linha de pensamento de Einstein, o elo entre espaço e tempo é a geometria. Dessa forma, quando há a presença de uma massa, ocorre a “deformação” do espaço-tempo. A consequência é que qualquer outra massa percebe essa deformação e se obriga a seguir caminhos diferentes daqueles de quando o espaço não estava deformado. 

O tempo, então, deixaria de ser algo estático, tornando-se dinâmico em sua própria dimensão, variando de acordo com a gravidade, espaço e velocidade. Logo, não vivemos em um mundo estático, pois tempo e espaço são flexíveis dependendo das circunstâncias existentes. Isso significa que o tempo pode ser acelerado ou atrasado, encurtado ou prolongado. Dessa forma, há diversos pontos de vista para a forma como enxergamos o universo.

Teoria da Relatividade: conheça os dois tipos

Há basicamente dois tipos de Teoria da Relatividade: a Restrita e a Geral.

Teoria da Relatividade Restrita

De acordo com a teoria restrita, a luz viaja pelo espaço vazio a 300 mil quilômetros por segundo e não existe nada que seja capaz de alcançar ou superar essa velocidade. Independentemente das condições do espaço de propagação (vácuo, por exemplo), a velocidade teria sempre o mesmo referencial que é: 300.000 km/s.

Teoria da Relatividade Geral

Na teoria geral, o espaço e tempo são considerados dois aspectos de um mesmo tecido. Einstein determinou que corpos causam distorção de maneira a curvar o espaço-tempo. Isso inclui grandes volumes como os planetas, por exemplo. Essa curvatura é a gravidade. 

Como funciona a Teoria da Relatividade?

Albert Einstein, em 1905, desenvolveu a estrutura da Física Moderna ao afirmar que espaço e tempo são relativos e estão entrelaçados. Embora seja uma ideia sofisticada, não é exatamente difícil de compreender. Uma forma de explicar essa teoria é usar a metáfora de que o tempo é um caminho que somos obrigados a percorrer.

Enquanto lê este artigo você está parado, no entanto, continua trilhando o caminho, ou seja, está se movendo no tempo. Os segundos continuam passando como se estivéssemos a bordo de um trem do tempo. Até esse ponto, não há nada de surpreendente, não é mesmo?

Porém, é aí que entra a grande descoberta de Einstein, ele afirmou que o trem do tempo poderia ser acelerado ou freado. Para que o tempo passe mais devagar, basta “se movimentar”. 

Basicamente, o tempo tende a passar mais devagar para uma pessoa que está se deslocando a pé entre um ponto e outro do que para alguém que está parado. As velocidades vivenciadas por nós no dia a dia são pequenas, logo, a diferença na passagem do tempo é ínfima.

Exemplo

A compreensão da Teoria da Relatividade se dá quando extrapolamos as condições, por isso, esse exemplo é importante. Imagine que você foi escolhido para passar um ano a bordo de uma espaçonave que se move 1,07 bilhão de km/h. Ao retornar à Terra, você encontraria as pessoas dez anos mais velhas do que você.

As pessoas que ficaram no planeta permaneceram quase paradas em relação ao movimento da espaçonave. Por isso, o tempo passou quase dez vezes mais rápido para elas. No entanto, do ponto de vista das outras pessoas, teria sido você que vivenciou a experiência do tempo passando mais devagar. 

Percebe que o tempo deixou de ser universal e se tornou relativo do ponto de vista de cada um? Exatamente por isso que a teoria se chama Teoria da Relatividade. Seguindo a lógica dos estudos de Einstein, o tempo continua passando cada vez mais vagarosamente, até que se chega à velocidade da luz de 1,08 bilhão de km/h. Esse é o valor máximo possível no universo. 

Tempo pausado

Ao chegar à velocidade de 1,08 bilhão de km/h aconteceria algo impressionante, o tempo simplesmente deixaria de passar. Seria como se o velocímetro da espaçonave retirasse tudo que é possível da velocidade do tempo. Já para aqueles que estão parados, a velocidade se concentra na dimensão do tempo.

Matéria e energia

As descobertas da Relatividade não se restringem ao que foi explicado até aqui. Einstein concluiu, ainda em 1905, que matéria e energia se encontram entrelaçadas, assim como o espaço e o tempo. Foi dessa compreensão que surgiu a famosa equação:

E = mc

 

Basicamente, essa equação nos diz que energia é = a massa x a velocidade da luz ao quadrado. Dessa forma, uma migalha de matéria pode gerar uma quantidade gigantesca de energia.

Aplicação prática da Teoria da Relatividade

Uma das aplicações práticas da Teoria da Relatividade diz respeito à calibragem dos satélites de GPS usados para a orientação de aviões e navios. A partir dessa teoria, sabe-se que a velocidade de 14 mil km/h desses satélites leva a um atraso de 7 milionésimos de segundo por dia em comparação com os relógios da Terra.

Porém, os satélites sentem menos a gravidade por estarem a 20 mil km de altitude, dessa forma, adiantam 45 milionésimos de segundo todo dia. A soma dessas duas variáveis nos dá como resultado o adiantamento de 38 milionésimos de segundo todo dia. Assim, é possível acertar o relógio do satélite, evitando o acúmulo de um erro de 10 quilômetros por dia.

Viu como não é difícil entender a Teoria da Relatividade?

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