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Teoria da relatividade para altas velocidades

Tudo à nossa volta possui massa. Quando nos referimos à massa, logo imaginamos uma balança que faça essa medida. Porém, a definição física de massa é um pouco diferente da que conhecemos e usamos diariamente. Em Física, a massa de um objeto (ou material) pode ser considerada como a medida da dificuldade de se variar a sua velocidade, independendo do valor da velocidade inicial. Essa maneira de conhecer a massa foi denominada massa inercial. Entretanto, essa concepção sofreu profundas transformações com a teoria da relatividade proposta por Albert Einstein.

Em sua teoria, Albert Einstein disse que nenhum objeto conseguiria ultrapassar a velocidade da luz no vácuo. Ele propôs também em sua teoria que quanto mais próximo da velocidade da luz um objeto estiver, mais difícil será para variar sua velocidade.

Através dos conceitos propostos em seus postulados, Einstein reformulou a tese de que a massa inercial dos corpos possui um valor sempre igual. Segundo o que diz a teoria da relatividade, a massa depende da massa inercial do objeto em repouso e da sua velocidade. Portanto, Einstein, em sua teoria, afirma que quanto maior for a velocidade, maior será também sua massa inercial.

Para entender melhor, imagine a velocidade de um corpo que chega muito próximo de 285.000 km/s. A massa inercial desse corpo será quase três vezes maior se comparada à massa inercial do corpo em repouso. Tudo acontece como se o aumento da energia cinética do corpo aumentasse sua massa inercial. Entretanto, como a energia cinética depende da massa e da velocidade, a teoria admite uma relação entre massa e energia.

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A teoria da relatividade propõe que a energia cinética e a massa são equivalentes. E diz ainda que toda forma de energia é equivalente à massa inercial, isto é, pode se manifestar como resistência à alteração da velocidade. Isso significa que um pedaço de metal tem maior massa quando está aquecido do que quando está à temperatura ambiente.

Sendo assim, a relatividade expressa a equivalência entre massa e energia através da famosa equação:

E=m.c2

Essa equação pode ser interpretada da seguinte maneira: a energia total de um objeto (E) é igual ao produto de sua massa inercial (m) pela velocidade da luz elevada ao quadrado (c2).

Por essa expressão, podemos prever ainda que cada joule de energia cinética aumentará a massa inercial em, 1,1 x 10-17 kg, pois

Dessa forma, podemos dizer que a teoria da relatividade propôs um novo princípio de conservação em substituição ao princípio de conservação de massa e ao de energia, denominado lei de conservação para a massa-energia. Seu universo de aplicação situa-se nas reações nucleares, em que as transformações de massa em energia podem ser detectadas com maior facilidade, pois as velocidades das partículas são próximas da velocidade da luz.

Para fenômenos cotidianos, cujas velocidades são baixas, a equivalência entre massa e energia é imperceptível. Por isso, as previsões e os resultados obtidos com a aplicação das leis da conservação da energia continuam válidos.

Na explosão de uma bomba atômica, reações nucleares com átomos de urânio 235, obtém-se energia equivalente à quantidade de 50 mil e 100 mil toneladas

Na explosão de uma bomba atômica, reações nucleares com átomos de urânio 235, obtém-se energia equivalente à quantidade de 50 mil e 100 mil toneladas

Por: Domiciano Correa Marques da Silva