Questão de Física - (Cefet‑MG) Um observador A está em uma espaçonave que passa perto da Terra

(Cefet‑MG) Um observador A está em uma espaçonave que passa perto da Terra afastando‑se da mesma com uma velocidade relativa de 0,995c. A espaçonave segue viagem até que o observador A constata que a mesma já dura 2,5 anos. Nesse instante, a espaçonave inverte o sentido da sua trajetória e inicia o retorno à Terra, que dura igualmente 2,5 anos, de acordo com o relógio de bordo. Um observador B, na superfície da Terra, envelhece, aproximadamente, entre a partida e o retorno da espaçonave: 

a) 50 anos. 

b) 25 anos. 

c) 5,0 anos. 

d) 2,5 anos. 

e) 0,5 ano.

RESPOSTA:

Letra A.

O tempo transcorrido entre a partida e o retorno do observador A, no referencial do observador B, é:

Questão de Física - Uma pessoa no interior de um trem que viaja a 0,75c mede o comprimento de um dos vagões

Uma pessoa no interior de um trem que viaja a 0,75c mede o comprimento de um dos vagões e encontra o valor de 10 m. Uma pessoa parada na estação de trem mede o comprimento do vagão determinando o tempo que ele leva para passar por uma marcação feita na estação. A pessoa multiplica a velocidade do trem por esse intervalo de tempo e encontra o tamanho do vagão. Qual é esse valor?

RESPOSTA:

De acordo com o enunciado, o observador que está na estação (E) utiliza o seguinte cálculo para determinar o comprimento de um vagão:

Porém, o intervalo de tempo medido pelo observador na estação (E) é diferente do intervalo de tempo medido pelo observador no vagão (V). O observador da estação está em movimento em relação ao vagão; e o observador no vagão está em repouso em relação ao vagão; portanto, podemos relacioná-los da seguinte maneira:

Substituindo, temos: 

Mas o intervalo de tempo medido pelo observador que está no vagão é:

Finalmente, temos: 

Questão de Física - A afirmação de que “a teoria da relatividade restrita é válida apenas para velocidades próximas à da luz”

A afirmação de que “a teoria da relatividade restrita é válida apenas para velocidades próximas à da luz” é verdadeira? Justifique sua resposta.

RESPOSTA:

Falsa. A teoria da relatividade restrita é válida tanto para velocidades próximas à da luz quanto para velocidades inferiores. No entanto, quando as velocidades dos objetos são muito inferiores à velocidade da luz, a teoria clássica de Newton passa a coincidir com a teoria da relatividade.

Questão de Física - Qual é o significado do conceito de “tempo absoluto” para a física Clássica e como a relatividade restrita o invalidou?

Qual é o significado do conceito de “tempo absoluto” para a física Clássica e como a relatividade restrita o invalidou?

RESPOSTA:

As leis de Newton estabelecem que tempo e espaço são os mesmos para os diferentes observadores de um mesmo fenômeno físico, ou seja, tanto o tempo como o espaço são absolutos. No entanto, com o surgimento da relatividade restrita, o termo espaço-tempo absoluto foi invalidado, já que a observação de um mesmo fenômeno poderia diferir de acordo com o sistema de referência do observador do evento. Nesse contexto, a análise de Einstein acabou com o espaço-tempo absoluto e inseriu a invariância da velocidade da luz no vácuo.

Questão de Física - Uma pessoa parte em uma viagem espacial de 10 anos com velocidade de 70% da velocidade da luz.

Uma pessoa parte em uma viagem espacial de 10 anos com velocidade de 70% da velocidade da luz. Após encerrar essa viagem, quanto tempo terá transcorrido para uma pessoa em repouso em relação à Terra?

RESPOSTA:

Podemos relacionar o intervalo de tempo medido por dois observadores em movimento relativo entre si da seguinte forma:

Logo, terão passado 14 anos para uma pessoa em repouso em relação à Terra.