Question

Sobre a Teoria da relatividade, analise as afirmações a seguir e classifique em

verdadeira (V) ou falsa (F):

a) Essa Teoria reconhece e demonstra que na escala microscópica há limitações nas

leis da Física que foram desenvolvidas por Newton;

b) As leis da Física desenvolvidas por Newton são rejeitadas por essa teoria;

c) De acordo com essa teoria, a velocidade da luz é diferente para quaisquer

observadores em referenciais inerciais​

Answer 1

Explicação:

a) Falsa. A Teoria da Relatividade não diz respeito à escala microscópica. As limitações das leis de Newton nesta escala são corrigidas pela mecânica quântica.

b) Falsa. A motivação do Einstein para criar a Teoria da Relatividade era resolver um problema que existia na Física do começo do século XX: as Leis de Newton contradiziam a Teoria Eletromagnética de Maxwell. A proposta do Einstein foi a de que a Teoria Eletromagnética era a correta e que as Leis de Newton deveriam ser corrigidas. E, de fato, foi isso que ele fez. Isso nos levaria a dizer que o item b) é verdadeiro. No entanto, a palavra "rejeitadas" é muito forte nesse contexto, pois a Relatividade é uma extensão das Leis de Newton para o limite de altas velocidades (próximas às da luz). Isso quer dizer que as Leis de Newton não são suficientes para descrever a Física neste limite, mas não contradiz a Relatividade no limite de baixas velocidades. De fato, as leis de Newton podem ser recuperadas a partir da Teoria da Relatividade. Entenda, as Leis de Newton estão contidas na Teoria da Relatividade. Logo, a Relatividade não rejeita as Leis de Newton, mas as corrige. É disso que a Física se trata. Se temos uma teoria que descreve muito bem a natureza, mas que encontramos alguma limitação, então uma teoria mais geral deve sanar a limitação e, ao mesmo tempo, conseguir recuperar a teoria menos geral (que é bem estabelecida fora da limitação).

Por exemplo, a energia cinética relativística de uma partícula de massa $m$  com velocidade $v$ é dada por

$E_{CinRel} = \frac{mc^2}{\sqrt{1-v^2/c^2}} - mc^2,$

onde $c$ é a velocidade da luz. Uma expansão binomial nos fornece

$E_{CinRel} = \frac{1}{2}mv^2 + \frac{3}{8}m\frac{v^4}{c^2}+\dots.$

Note que o primeiro termo é precisamente a energia cinética newtoniana. Quando $v<<c$ , isto é, a velocidade da partícula é muito menor que a velocidade da luz, frações do tipo $v/c$ se tornam desprezíveis. Portanto, no limite de baixas velocidades, temos

$E_{CinRel} = \frac{1}{2}mv^2 = E_{CinNewton}.$

c) Falsa. Um dos postulados da Relatividade é que a velocidade da luz é a mesma para todos os referenciais inerciais.