Exercício 4. Saiba enunciar e explicar o princípio da relatividade especial.
Passo 1
O enunciado pede para enunciar e explicar o Princípio da Relatividade Especial de Einstein, que revisa as noções clássicas de espaço e tempo quando as velocidades se aproximam da velocidade da luz. Para resolver, vamos recorrer aos dois postulados fundamentais de Einstein e mostrar brevemente suas consequências físicas.
Passo 2
O primeiro postulado (princípio da relatividade) afirma que as leis da física têm a mesma forma em todos os referenciais inerciais. Isso quer dizer que não existe nenhum experimento mecânico, eletromagnético ou de qualquer outra natureza que permita distinguir um referencial inercial “em repouso” de outro “em movimento” com velocidade constante.
Passo 3
O segundo postulado (constância da velocidade da luz) estabelece que a velocidade da luz no vácuo é a mesma em todos os referenciais inerciais, independentemente do movimento da fonte ou do observador. Em símbolos, a luz sempre se propaga com velocidade
em qualquer referencial.
Passo 4
Ao combinar esses dois postulados, vemos que as transformações de Galileu já não garantem a invariância de
. Para torná-las compatíveis, Einstein introduz as transformações de Lorentz, que levam aos efeitos de dilatação do tempo, contração de comprimento e relatividade da simultaneidade. Esses fenômenos são verificados experimentalmente em aceleradores de partículas, em relógios atômicos em aviões e em diversos testes de física de altas energias.
Resposta
O Princípio da Relatividade Especial de Einstein consiste em dois postulados:
(i) as leis da física são as mesmas em todos os referenciais inerciais;
(ii) a velocidade da luz no vácuo é constante em qualquer referencial inercial. Essas hipóteses levam às transformações de Lorentz e explicam fenômenos como dilatação temporal, contração espacial e relatividade da simultaneidade, que substituem as transformações de Galileu no regime de altas velocidades.
(i) as leis da física são as mesmas em todos os referenciais inerciais;
(ii) a velocidade da luz no vácuo é constante