Ciência

10 maneiras de ver a teoria da relatividade de Einstein na vida real

10 maneiras de ver a teoria da relatividade de Einstein na vida real

Em 1905, Albert Einstein, desenvolveu sua Teoria da Relatividade. Este trabalho inovador mudou a forma como pensamos e percebemos o mundo ao nosso redor, derrubando séculos de pensamento científico aceito.

Minha analogia favorita para a teoria vem do próprio homem:

"Quando você se senta com uma garota legal por duas horas, você pensa que é apenas um minuto, mas quando você se senta em um fogão quente por um minuto, você pensa que são duas horas. Isso é relatividade." - Albert Einstein

Sobre a própria teoria

Para a maioria, pode parecer uma solução matemática complexa para um problema esotérico. Mas quão bem explica as coisas que vemos em nossa vida diária?

Primeiro, alguns esclarecimentos são necessários. Quando nos referimos à teoria da relatividade, precisamos ser um pouco mais claros.

A teoria da relatividade especial afirma que as leis da física são iguais no universo a um objeto ou observador estacionário ou imóvel. No vácuo, a velocidade da luz é constante, independente de qualquer observador. Ele introduziu uma nova estrutura para toda a física e propôs novos conceitos de espaço e tempo.

Mas houve um problema, e quanto à aceleração e à gravidade? Einstein passou os próximos 10 anos tentando incluir a aceleração na teoria e publicou sua teoria da relatividade geral em 1915. Nela, ele determinou que objetos massivos causam uma distorção no espaço-tempo, que é sentida como gravidade.

Essas duas teorias podem ser pensadas coletivamente como a Teoria da Relatividade. Ajuda a explicar o movimento dos planetas, o efeito da gravidade na luz até a existência de buracos negros.

Por mais complexa que a teoria pareça, é surpreendentemente simples. Primeiro, não existe um quadro de referência "absoluto", daí a relatividade. Cada vez que você mede a velocidade, o momento ou o tempo de passagem de um objeto, é sempre em relação a outra coisa. Em segundo lugar, a velocidade da luz é a constante para medir, esteja em movimento ou não. Terceiro, nada pode ir mais rápido que a luz.

Diante de tudo isso, como podemos ver os efeitos da relatividade na vida real? Vamos descobrir.

1. Sistema de Posicionamento Global

Sem compensar os efeitos relativísticos, uma unidade de GPS que informa que está, digamos, 0,8 km, até o próximo posto de gasolina estaria 5 milhas (8 km) distante depois de apenas um dia.

"Como um observador no solo vê os satélites em movimento em relação a eles, a Relatividade Especial prevê que devemos ver seus relógios funcionando mais devagar", explicaram pesquisadores da Ohio State University.

[Fonte da imagem: Pixabay]

Por quê? Embora não se movam na velocidade da luz, os satélites GPS estão indo muito rápido (cerca de 6.000 mph ou 10.000 km / h). O fato é que eles estão enviando sinais para a superfície da Terra, que está sob uma maior influência da gravidade da Terra. Isso causa uma pequena dilatação do tempo relativística, mas não imperceptível, que adiciona cerca de 4 microssegundos a cada dia. Adicione os efeitos da gravidade e o valor sobe para cerca de 7 microssegundos.

2. Nem tudo que reluz é ouro

A maioria dos metais são "brilhantes" porque a maior parte da luz é refletida com alguma absorvida e reemitida conforme os elétrons "saltam e caem" dentro dos orbitais.

O ouro, entretanto, é um átomo muito pesado. Os elétrons internos estão se movendo tão rápido (perto da metade da velocidade da luz) que sua massa aumenta e seu comprimento diminui sob os efeitos da Teoria da Relatividade. Isso lhes dá mais impulso e caminhos mais curtos.

Esses elétrons têm quase tanta energia quanto os das camadas externas e, portanto, o comprimento de onda absorvido e refletido é maior. Isso significa que mais luz do que o "normal" é absorvida, que está na extremidade azul do espectro.

Isso significa que a luz refletida do ouro tem menos azul e violeta, dando ao ouro sua cor amarelada, pois esta parte do espectro tem comprimento de onda maior do que o azul.

Este é um ótimo artigo se você quiser saber mais.

4. Voltando ao ouro

A Teoria da Relatividade não afeta apenas a cor atraente do ouro. Também impacta na capacidade, bem como na incapacidade de reagir com outros materiais.

O ouro tem apenas um elétron em sua camada externa (de acordo com o modelo ingênuo de Bohr), o que deve torná-lo altamente reativo (pense em cálcio ou lítio). Como o ouro é um átomo tão massivo ou pesado, esses elétrons são mantidos mais próximos do núcleo. Isso significa que os elétrons são menos propensos a serem influenciados por outros átomos, pois são mais propensos a festejar com seus outros elétrons de ouro perto do núcleo.

3. Eletroímãs

Os eletroímãs funcionam por meio da relatividade. Quando a corrente DC flui através de um único fio, o material condutor é eletricamente neutro, sem carga líquida positiva ou negativa. Agora vamos colocar outro fio idêntico ao lado do primeiro.

Supondo que as correntes estejam se movendo e com a mesma intensidade, na mesma direção, os elétrons no primeiro fio "vêem" os elétrons no segundo fio como imóveis. Da perspectiva dos elétrons, os prótons em ambos os fios parecem estar se movendo. Devido à contração relativística do comprimento, eles parecem estar mais espaçados, então há mais carga positiva por comprimento de fio do que carga negativa. Visto que cargas semelhantes se repelem, os dois fios também se repelem.

Inverta uma das correntes em um dos fios e você terá o efeito oposto e eles irão atrair criando seu eletroímã - incrível.

[Fonte do vídeo: Veritasium]

5. Mercúrio

Mercúrio, como o ouro, é um átomo muito pesado. Assim como no ouro, os elétrons são mantidos mais próximos do núcleo (e, portanto, têm mais velocidade e massa do que se poderia esperar). Isso significa que as ligações interatômicas são fracas o suficiente para que Mercúrio tenha um ponto de fusão mais baixo do que outros metais e, portanto, exista em estado líquido na Terra.

6. Sua TV antiga

As TVs mais antigas contêm uma peça de tecnologia chamada tubo de raios catódicos. Eles funcionam disparando elétrons em uma superfície de fósforo usando um grande ímã. Cada elétron equivale a um pixel iluminado na tela. Esses elétrons viajam a cerca de 30 por cento da velocidade da luz e os efeitos relativistas devem ser compensados ​​ao projetar as formas dos ímãs.

7. Light

Isaac Newton propôs que existe um quadro de repouso absoluto no Universo. Se isso fosse verdade, então a luz não deveria existir.

Andrew Moore do Pomona College explicou como:

"Não apenas o magnetismo não existiria, mas a luz também não existiria, porque a relatividade requer que as mudanças em um campo eletromagnético se movam a uma velocidade finita em vez de instantaneamente, se a relatividade não impusesse este requisito ... mudanças nos campos elétricos seriam comunicadas instantaneamente ... em vez disso através das ondas eletromagnéticas, e tanto o magnetismo quanto a luz seriam desnecessários. "

8. Sua própria existência

Toda a massa em nosso sistema solar veio de uma supernova antes do nascimento de nosso sol. Nós somos os filhos desta estrela morta há muito tempo e todos os átomos mais pesados ​​são criados e feitos dentro de Supernovas.

As supernovas ocorrem quando os efeitos relativísticos superam os quânticos em estrelas enormes. As camadas externas de uma estrela colapsam no núcleo. Este então explode, criando elementos mais pesados ​​que o ferro. Na verdade, quase todos os elementos pesados ​​com os quais estamos familiarizados hoje.

9. (e 10) * Energia Nuclear e Luz Solar

* (Ok, trapaceamos um pouco)
De usinas nucleares a nossa estrela doméstica, E = MC2 descreve o fenômeno de massa e energia sendo interconectadas e conversíveis entre si. Sem isso, não teríamos energia nuclear e, mais importante, nenhuma luz solar.

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FontesCiência viva, John Walker, Veritasium

Assista o vídeo: Ondas Gravitacionais - O Porquê das coisas (Novembro 2020).