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Questão 45 (2º semestre) da UFG 2014

2º semestre · Física: Relatividade restrita

A teoria da relatividade elaborada por Albert Einstein (1879-1950), no ínicio do século XX, abalou profundamente os alicerces da Física clássica, que já estava bem estabelecida e testada. Por questionar os conceitos canônicos da ciência e do senso comum até então, ela tornou-se uma das teorias científicas mais populares de todos os tempos.

Que situação física, prevista pela relatividade restrita de Einstein, também está em conformidade com a Física clássica?

  1. A
    A invariância do tempo em referenciais inerciais.
  2. B
    A contração do espaço.
  3. C
    A invariância da velocidade da luz.
  4. D
    A diferença entre massa inercial e gravitacional.
  5. E
    A conservação da quantidade de movimento.
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Resolução comentada

A questão pede algo que a relatividade restrita preserva da Física clássica. Vamos checar cada ideia.

Na Física clássica (newtoniana), o tempo é absoluto: passa igual para todos os referenciais. Na relatividade restrita isso cai, pois ocorre a dilatação do tempo. Logo, a invariância do tempo não é prevista por Einstein.

O espaço também é absoluto na Física clássica. Na relatividade há a contração do comprimento na direção do movimento, então isso é uma ruptura.

A velocidade da luz constante em todos os referenciais inerciais é um postulado de Einstein. Na Física clássica vale a soma de velocidades de Galileu, e a luz teria velocidade diferente conforme o referencial. Outra ruptura.

A diferença entre massa inercial e gravitacional não aparece na relatividade restrita. Nem a Física clássica a prevê: ambas as massas são equivalentes (princípio da equivalência, que Einstein usa na relatividade geral).

Já a conservação da quantidade de movimento vale nos dois casos: em um sistema isolado, o momento total se conserva. Na relatividade, muda apenas a expressão do momento, p=\gamma m v, que para velocidades baixas se reduz a p=mv. O princípio de conservação continua válido.

Portanto, a situação em conformidade com a Física clássica é a conservação da quantidade de movimento.

Alternativa E.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AO tempo absoluto é clássico; na relatividade restrita há dilatação do tempo entre referenciais.
  • BA contração do espaço é prevista só pela relatividade; na Física clássica o comprimento é absoluto.
  • CA velocidade da luz ser a mesma em todo referencial inercial contradiz a composição clássica de velocidades.
  • DA relatividade restrita não trata de diferença entre massa inercial e gravitacional, que são equivalentes.

Assuntos: Relatividade restrita, Impulso e quantidade de movimento.

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Ver como caiu na prova Questão 45 no caderno 1ª etapa da UFG 2014

Fonte: UFG 2014 · 2º semestre · 1ª etapa. Prova oficial ↗