(UFSJ-MG) Um astronauta partiu há muitos anos com sua nave da Terra e está muito longe de nossa galáxia. A nave tem janelas de vidro em todas as suas paredes (na parte da frente,nos lados,na parte detrás,no teto e no piso) para que o astronauta possa observar tudo ao seu redor. A nave viaja com velocidade relativística e encontra-se em movimento retilíneo uniforme. Ao entrar numa região de escuridão total em todas as direções, o astronauta percebe que entrou no espaço sideral,isto é,está numa região onde há vácuo total,e,portanto,não há estrelas,nem planetas,nem partícula alguma. A descrição do que o astronauta vê ao acender o farol dianteiro da nave,que é único,como o farol de uma motocicleta,é:
a) um feixe de luz que vai se abrindo em forma de um cone na direção de movimento da nave.
b) um feixe de luz retilíneo na direção de movimento da nave.
c) nada,continua tudo escuro à sua frente e em todas as direções.
Soluções para a tarefa
Resposta:
a) um feixe de luz que vai se abrindo em forma de um cone na direção de movimento da nave.
Explicação:
O segundo postulado da Teoria da Relatividade Especial de Einstein é o
Princípio de constância da velocidade da luz:
"A velocidade da luz no vácuo, c, é a mesma em todas as direções e em todos os referenciais inerciais, e é independente do movimento da fonte." (Retirado de Curso de Física Básica (Volume 4), H. Moysés Nussenzveig, 2ª edição, página 152)
No escuro do espaço e sem planetas, estrelas ou quaisquer outras massas que possam interferir gravitacionalmente, podemos supor que o referencial da nave é inercial e está a uma velocidade v. Assim, pelo postulado acima, a luz do farol da nave a uma velocidade v é indistinguível da luz do farol da nave em repouso. Ou seja; independente da velocidade da nave, a luz do farol comportar-se-á igualmente.
Então, analogamente a um farol de bicicleta, o astronauta observará um um cone de luz se abrindo na direção de movimento da nave, supondo também que a direção de movimento condiga com a orientação da nave (dianteira apontando para a direção de movimento).