relatividade galileana
TRANSCRIPT
-
8/15/2019 Relatividade Galileana
1/23
Relatividade
GalileanaDisciplina de Física
Exter
Ano l
Trabalho realizado por: Duarte Pereira, João Amaral e R
-
8/15/2019 Relatividade Galileana
2/23
Índice de Conteúdos
Relatividade Galileana – Introdução ao conceito;
Referenciais de inércia e referenciais acelerados;
Transformação de Galileu;
Irrelevância e relatividade de uma grandeza física;
Invariância da Aceleração e da Força;
Princípio da Relatividade de Galileu.
-
8/15/2019 Relatividade Galileana
3/23
1. Introdução ao conceito
Relatividade Galileana – Física 12º ano
ExterAno l
-
8/15/2019 Relatividade Galileana
4/23
Relatividade em Física
As leis de Newton da mecânica clássicaconsideram a velocidade uma grandezarelativa, mas a aceleração não.
A velocidade, por exemplo, de um projétil émedida em relação ao nosso referencial naterra, mas como a terra esta em movimentoem relação ao sol, a velocidade serádiferente.
Por isso, é impossível medir velocidadesabsolutas.
Por outro lado, o mesmo não acontece com aaceleração, pois a aceleração de um corpo éproporcional à força que sobre ele atua e estádirigida segundo a direção dessa força.
= ∙
-
8/15/2019 Relatividade Galileana
5/23
Relatividade em Física
Para Newton, o movimento de rotação é um movimento absoluto, por aceleração, sendo sempre possível medir a velocidade angular absolutaobjeto em relação ao espaço absoluto.
Newton acreditava que o espaço era algo absoluto que existiaindependentemente da existência de objetos colocados nesse espaço.
Também, o tempo em Física é absoluto, no sentido em que existe e está
a evoluir, independentemente da ocorrência de eventos.
Os conceitos de espaço e tempo absolutos estão na base da Mecânica Csão vitais para obter os resultados dessa teoria, que conseguem explicafenómenos físicos observados até ao final do século XIX.
-
8/15/2019 Relatividade Galileana
6/23
2. Referenciais de inércia e referenc
acelerados
Relatividade Galileana – Física 12º ano
ExterAno l
-
8/15/2019 Relatividade Galileana
7/23
Referenciais de Inércia
Um referencial de inércia é um sistema de referência no qual é válida a
(Se a força resultante que atua sobre um corpo for nula, o corpo continuarácom movimento retilíneo uniforme).
De acordo com Newton, qualquer referencial que se desloque com movuniforme em relação ao espaço absoluto é um referencial de inércia.
As três leis de Newton só são validas em referenciais de inércia.
Entre os diferentes referenciais de inércia, é impossível determinar as suabsolutas, apenas é possível medir velocidades relativas entre diferente
-
8/15/2019 Relatividade Galileana
8/23
Referenciais de Inércia
Enquanto um passageiro espera na estação de metro, pousa mochila no
lado: a mochila está em repouso em relação ao banco, pois a velocidadeambos é nula.
Quando o passageiro já está no metro que se desloca sobre uma trajetóvelocidade constante, o passageiro poderá pousar a mochila sobre o banencontra ao seu lado.
Do ponto de vista da Mecânica, não existe diferença entre as duas situaçem cima do banco na paragem ou dentro do metro: O metro com movime uniforme é um referencial de inércia. Portanto cada observador no seuo movimento de forma diferente.
-
8/15/2019 Relatividade Galileana
9/23
Referenciais de Inércia
Seja a carruagem um referencial de inércia.Relativamente à carruagem.
O passageiro e a sua mala encontram-se emrepouso em relação à carruagem.
Por outro lado, as pessoas em repouso noexterior da carruagem, encontram-se em
movimento retilíneo uniforme em relação àcarruagem.
-
8/15/2019 Relatividade Galileana
10/23
Referenciais Acelerados
Um referencial que não seja inercial deveráter uma aceleração.
Dentro desse referencial não inercial todos osobjetos nos quais a força resultante for nulaserão acelerados com uma aceleração.
Por exemplo, no caso da carruagem em
repouso: se a carruagem entrar emmovimento retilíneo acelerado, o passageiroobservará que a mochila pousada no bancoao seu lado é acelerada com igual módulo àaceleração do metro, mas de com sentidocontrário.
Nota: Num referenciase verifica a lei da inér
-
8/15/2019 Relatividade Galileana
11/23
Referenciais Acelerados
A Terra é um exemplo de um referencial não inercial, devido
aos seus movimentos de rotação e de traslação à volta dosol.
A força fictícia causada pela rotação produz pequenasvariações do peso, com diferentes valores em diferenteslocais.
Se usarmos o valor já corrigido para a aceleração dagravidade, estaremos a incluir o efeito da força fictícia,
neste caso a força centrífuga, e podemos admitir queestamos num referencial de inércia.
Quando um objeto se desloca uma grande distância naterra, a força fictícia causada pela rotação da terra já não éunicamente a força centrífuga oposta ao peso, mas surgeoutra força importante designada por Força de Coriolis,sendo a força responsável pela rotação dos furacões.
-
8/15/2019 Relatividade Galileana
12/23
3. Transformação de Galileu
Relatividade Galileana – Física 12º ano
ExterAno l
-
8/15/2019 Relatividade Galileana
13/23
Movimento de uma partícula em relaçãodois referenciais
Considerando relativamente a dois referenciais
de inercia diferentes (um primeiro referencial , eum segundo ’ , de origens e ’ , respetivamente)o movimento de uma partícula, que se desloca
com velocidade em relação ao primeiro.
Em qualquer instante a posição da partícula emrelação ao referencial será igual à soma da
posição da partícula em relação ao referencial ’com o deslocamento da origem O’ em relação à
origem , (sendo este o vetor posição).Logo, temos:
= +
-
8/15/2019 Relatividade Galileana
14/23
Movimento de uma partícula em relaçãodois referenciais
Admitindo que o tempo, sendo absoluto, é igual
em ambos os referenciais, teremos no total,quatro equações que relacionam o tempo e ascoordenadas de uma partícula em doisreferenciais de inércia diferentes:
-
8/15/2019 Relatividade Galileana
15/23
Equações “Transformação de Galileu”
Estas quatro equações são designadas por “Transformações de
Galileu” e permitem alterar as coordenadas de um acontecimentonum referencial de inércia para outras coordenadas, noutroreferencial de inércia.
Estas equações mostram também que a posição de uma partícula,por ser diferente em diferentes referenciais de inercia, é umagrandeza física relativa, enquanto o tempo é uma grandeza física
absoluta, porque o instante em que um evento acontece é o mesmoem ambos os referenciais.
-
8/15/2019 Relatividade Galileana
16/23
Distância entre dois pontos e diferença intervalo de tempo em diferentes referen
A distancia entre dois pontos, quando obtida
através da diferença de posições, é igual nos doisreferenciais, o que mostra que a distancia entrepontos é uma distancia física invariante (adistancia entre pontos será igual em qualquerreferencial).
Embora a trajetória seja diferente em diferentes
referenciais inerciais, a distancia entre 2 partículasserá sempre a mesma.
A distância ente dois pontos e o intervalo de tempo entracontecimentos são iguais em diferentes referenciais de in
-
8/15/2019 Relatividade Galileana
17/23
4. Irrelevância e relatividade de uma
grandeza física
Relatividade Galileana – Física 12º ano
ExterAno l
-
8/15/2019 Relatividade Galileana
18/23
Lei da Adição das Velocidades
A transformação de Galileu permite que se relacione a velocidapartícula nos dois referenciais derivando-se a expressão: =
Assim, derivando em ordem ao tempo obtém-se:
=
+
Simplificando, obtém-se a Lei da Adição de Velocidades:
Segundo esta lei, a velocidade num referencial de inércia será doutro referencial, ou seja, a velocidade não é uma grandeza inv
= ′ +
-
8/15/2019 Relatividade Galileana
19/23
5. Invariância da Aceleração e da
Segunda Lei de Newton
Relatividade Galileana – Física 12º ano
ExterAno l
-
8/15/2019 Relatividade Galileana
20/23
Invariância da Aceleração e da SegundLei de Newton
Ao derivar a equação (da Lei da Adição de Velocidades), como a
de um referencial ’ em relação ao primeiro é constante, a derivnula. Logo:
= ′
Deste modo, conclui-se que a aceleração é uma grandeza inva
Assim sendo, devido a esta invariância, concluímos que a Segun
Newton ( = . ) também é invariante, sendo que a massaresultante são iguais em todos os referenciais de inércia.
Uma Grandeza Invariante tem o mesmo valor em todosreferenciais de inércia.
-
8/15/2019 Relatividade Galileana
21/23
6. Princípio da Relatividade de GalileRelatividade Galileana – Física 12º ano
ExterAno l
-
8/15/2019 Relatividade Galileana
22/23
Princípio da Relatividade de Galileu
A Transformação de Galileu levou ao Principio da Relatividade dGalileu, que afirma que as leis da Mecânica são as mesmas emqualquer referencial de inércia.
Como a massa é uma propriedade intrínseca da matéria e porquforça resulta da interação dessa matéria com outra, acredita-seinvariância dessas duas grandezas, sendo que o facto de o
observador estar em movimento não terá influência nessaspropriedades.
As leis da Mecânica são as mesmas em qualquer referencial de in
-
8/15/2019 Relatividade Galileana
23/23
Bibliogr
Manual “Eu e a Física 12” – Porto Edito
http://cmup.fc.up.pt/cmup/relatividadR/node1.html
http://fq.ciberprof.com/pdf/Relativida
galileu_MP.pdf http://fq.ciberprof.com/Física%20Mod
na_accao2.pps
Externato RibadouroAno letivo 2015/2016