A Construção da Relatividade Especial e da Relatividade Geral e ...

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$(LOCALIZA\307\303O DE SALAS) - Universidade CatÃ³lica de BrasÃlia$

“Quando a velocidade varia, a massa real, a massa mecânica, permanece constante, é, por assim dizer, sua própria definição; mas a inércia eletromagnética, que contribui para formar a massa aparente, cresce com a velocidade, obedecendo a uma lei. Deve, portanto, haver uma correlação entre a velocidade e a relação entre a massa e a carga, quantidades que podem ser calculadas; já o dissemos, pela observação dos desvios dos raios sobe ação de um imã ou de um campo elétrico.” 4. EXPERIÊNCIA DE MICHELSON E MORLEY A mecânica ao final do século XIX já a mais de 150 anos explicará as interações da matéria, seja com as três leis de Newton, seja com a gravitação; e uma das suas conclusões mais importantes era que as leis da mecânica são as mesmas em todos os sistemas galileanos, ou seja, inerciais. Em outras palavras qualquer experiência realizada em sistemas galileanos não poderá dizer se um corpo está em movimento ou em repouso inercial. Contudo em sistema não galileanos, esta realidade muda, mesmo a mais simples experiência prova isso. A Terra apesar de sua grande massa e baixa velocidade rotacional é um sistema acelerado, e muitos experimentos foram realizados chegando às mesmas conclusões, a terra gira em torno de um eixo de rotação. Um experimento simples capaz de observar essa rotação é o pendulo de Foucault usado em 1851, por Jean Bernard Leon Foucault (1819-1868) para demonstrar o movimento rotacional da Terra ao longo do dia. Partido do princípio da relatividade de Galileu e Newton pode-se perceber o movimento acelerado da terra em torno do seu próprio eixo usando um compasso giroscópio, ou o desvio para o leste dos corpos em queda livre, ou desvio para a direita do plano de tiro no hemisfério norte ou mesmo observando o sentido dos ciclones que giram em sentidos contrários dependendo do hemisfério em que se encontram. Mas até a segunda metade do século XIX não havia experiências que demonstrassem qual a velocidade da terra em relação ao vento de Éter, que preenchia o espaço interplanetário. Apesar da translação da terra em torno do sol ser com uma velocidade de aproximadamente 30 km/s, em certos momentos pode-se considerar este movimento como retilíneo e uniforme. A Terra movendo-se de forma retilínea em um curto período poderia ser considerada como um sistema galileano, em relação aos eixos fixados no sol e dirigidos para as estrelas distantes. O princípio Galileano da relatividade é considerável a este movimento da terra e por mais rápido que seja esse movimento as experiências mecânicas feitas na superfície da terra foram incapazes de percebê-lo. 17
Assim a mecânica mostrou-se incapaz de discriminar o sistema onde a terra se move no espaço, do sistema de Ptolomeu onde ela está imóvel no universo. A rotação da terra não ultrapassa 1/2 km/s e é facilmente detectada, porém sua translação jamais foi detectada anteriormente por qualquer experimento. Mas usando os conceitos da óptica os físicos Albert Michelson(1852-1931) e Eduard Morley(1838-1923) que acreditavam firmemente que o principio galileano da relatividade que é válido para a mecânica, não o seria para a óptica. Com a crença na infinitude da velocidade da luz aceita até 1881, previa que um raio luminoso lançado na direção e no sentido do movimento da terra teria sua velocidade alterada pelo fator (c-v), Um outro raio luminoso lançado no sentido oposto afastar-se-ia dela com velocidade (c+v). Sendo assim a mecânica prevê uma diferença de 2v entre os dois raios luminosos, conseqüência esta, evidente e necessária das leis da adição das velocidades. Era essa diferença de 2v que os físicos da época acreditavam poder detectar usando experimentos de óptica especialmente precisos e capazes de obter interferências nos feixes luminosos. A óptica no século XIX possuía as experiências mais refinadas que existiam desde então, sua precisão atingia níveis incríveis de bilionésimos, ou seja, as interferências construtivas e destrutivas permitiam detectar desvios de 0,3 metros em 300.000km de percurso. A famosa experiência de Michelson teve o objetivo de por em evidência a translação da terra usando as propriedades da luz. O aparelho usado por Michelson era horizontal, um feixe luminoso de cor pura (monocromática) vindo do sentido da fonte bateria a 45° num vidro semi-refletor, uma parte do feixe refletia-se para um espelho, enquanto a outra parte atravessava o vidro e ia para um segundo espelho. Figura 1: Esquema do interferômetro de Michelson 18
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