Questões de Concurso sobre Teoria da Relatividade (Relatividade Geral e Restrita)

Considerando os fenômenos físicos clássicos e relativísticos, assinale a alternativa CORRETA:

Na Física, os estudos são amplos e diversos para entendermos alguns dos fenômenos que ocorrem na natureza. Sobre os conceitos mais importantes das Leis de Newton e na teoria da Relatividade nos fundamentos de Einstein, isso se evidencia quando

Uma pessoa, de 80 kg de massa, pretende fazer uma viagem no espaço e movimentar-se a uma velocidade de 0,6.c, em que c é a velocidade da luz no vácuo e vale 3,0.10⁸ m/s. Uma vez atingida a velocidade desejada, sua energia cinética relativística, em J, e sua massa relativística, em kg, serão, respectivamente, de

A partir dos postulados da teoria da relatividade restrita (ou especial) proposta por Albert Einstein em 1905, analise as assertivas abaixo:

I. Todas as leis da natureza são as mesmas em todos os sistemas de referência.

II. A rapidez de propagação da luz no espaço livre é uma constante para todos os observadores inerciais, não importando o movimento da fonte ou do observador.

III. Dois eventos que são simultâneos em um sistema de referência não necessariamente devem ser simultâneos em um sistema que se move em relação ao primeiro.

IV. Quando um corpo se move a velocidades próximas à da luz no vácuo, a medida do espaço sofre uma contração somente na mesma direção do movimento.

Quais estão corretas?

No contexto da óptica geométrica, já se defendia, à época de Newton, um comportamento dual da luz, ainda que distinto do que se confirmou com o advento da física quântica.

No estudo da física, diferentes teorias científicas têm sido desenvolvidas para explicar fenômenos físicos em escalas diversas desde o macroscópico ao subatômico. Entre elas, destacam-se a mecânica newtoniana, a teoria da relatividade e a mecânica quântica. Cada uma dessas teorias tem seus princípios e fundamentos próprios, possibilitando uma compreensão profunda dos fenômenos em seus respectivos domínios de aplicação. Entretanto, é importante destacar que essas teorias também têm limites em suas aplicações. A respeito do assunto abordado, analise as assertivas a seguir:

I. A mecânica clássica não apresenta os mesmos resultados experimentais quanto à detecção, a nível do mar, dos múons, oriundos de interações da radiação cósmica com os constituintes da alta atmosfera, sendo necessário recorrer à relatividade para obter a concordância com os dados.

II. Na mecânica clássica, os resultados são determinísticos, enquanto na mecânica quântica, são estatísticos. A incerteza nas medidas dos fenômenos microscópicos ocorre devido ao colapso da função de onda causado pelo processo de observação, estabelecendo o limite entre as duas teorias, tornando ambas válidas para descrever o sistema.

III. Na teoria da relatividade desenvolvida por Einstein, que utiliza as transformadas de Lorentz, foi necessário alterar a definição do momento linear clássico de partículas em um sistema isolado, pois ele não se conservava.

Quais estão corretas?

2005: Ano Mundial da Física

Imagem: http://www.sbfisica.org.br/projetosanomundial.htm Acessado em: 15/10/2022

Em 2005, os cientistas do mundo inteiro comemoraram o ano internacional da Física. O ano foi escolhido em homenagem ao centenário dos feitos de Einstein, que em 1905 publicou uma série de artigos que definiram uma forma original de interpretar os fundamentos físicos na teoria da relatividade e na física quântica.

Com base na teoria da relatividade restrita, analise as afirmações abaixo:

I. As Leis da Física são as mesmas para todos os observadores situados em referenciais inerciais.

II. A velocidade da luz no vácuo tem o mesmo valor em todas as direções e em todos os referenciais inerciais.

III. O intervalo de tempo entre dois eventos não depende da distância que os separa e vice-versa.

IV. A teoria da relatividade restrita é aplicável apenas em referenciais não inerciais.

São corretas as afirmações:

Quanto mais lenta for a velocidade do referencial em relação à velocidade da luz, mais perceptível será a dilatação do tempo.

A teoria da relatividade contribuiu para formar uma imagem realística sobre a natureza física, em particular acerca das relações entre teoria, matemática e experiência.

Muitos livros didáticos de física normalmente não abordam adequadamente a diferença entre medir e observar objetos em movimento relativístico em relação a um observador em repouso. Essa distinção é fundamental para compreender os efeitos visuais resultantes da teoria da relatividade restrita. Considere a seguinte situação, ilustrada na Figura 2: uma barra de espessura desprezível em relação ao seu comprimento L está fixa no sistema S' e orientada ao longo do eixo x', movendo-se na direção do eixo y com uma velocidade de módulo bc, sendo b uma constante menor do que 1 e c a velocidade da luz. Como não há movimento relativo entre S e S' na direção x, temos x = x' para qualquer instante t. A posição de um ponto qualquer da barra é medida e descrita pelo vetor r por um observador fixo em S e por r' por um segundo observador fixo em S'. As extremidades da barra estão situadas em x = x' = d e x = x' = d + L. Suponha que, em t = t' = 0, as origens dos sistemas S e S' coincidam (r₀ = r₀' = 0) e, neste instante, todos os pontos da barra passam pela ordenada y = 0, conforme medido por um observador em S. Assim, para t < 0, a barra estará com os valores medidos de y negativo, e para t > 0, estará com y positivo.

Figura 2

(Adaptado de: https://doi.org/10.1590/S1806-11172007000300007)

Com base nessa situação, assinale a alternativa que descreve a imagem vista por um observador situado no ponto r = (0, 0, h) para t = 0, momento em que a posição medida dos pontos da barra indica que y = y' = 0.

De acordo com a Teoria da Relatividade de Einstein, qual é a relação entre a massa de um objeto e sua velocidade quando se aproxima da velocidade da luz?

O comprimento medido em um referencial inercial em relação ao qual o corpo se move na direção da dimensão que está sendo medida é sempre maior que o comprimento próprio.

Quando dois eventos ocorrem em um mesmo lugar em um referencial inercial, o intervalo de tempo entre os eventos medido nesse referencial é chamado de tempo próprio.

O tempo medido de um fenômeno é sempre maior ou igual ao seu tempo próprio.

Suponha que você esteja vendo uma barra de 4 metros de comprimento passando com 80% da velocidade da luz no vácuo em relação a você.

Nessas condições a sua medida do comprimento da barra é de

Em alguns filmes de ficção científica é comum a estória sobre expedições interplanetárias em busca de um planeta potencialmente habitável e no qual seja possível reconstruir a civilização humana. Considere uma nave com o objetivo de chegar em um ponto P, situado numa região do Universo onde parece existir um planeta com condições similares às da Terra. Quando essa nave partiu da Terra, Fabinho, filho do Comandante da tripulação, tinha 10 anos e 4 meses de idade. Para o Comandante, que viajou em sua nave a uma velocidade de 0,80 da velocidade da luz no vácuo, passou-se 12 meses até chegar ao ponto P. Nesse intervalo de tempo, Fabinho, que se encontra na Terra, terá uma idade, em anos, aproximadamente igual a

Como se sabe, Albert Einstein foi um físico e teórico alemão, que desenvolveu a teoria da relatividade geral, um dos pilares da Física Moderna, ao lado da mecânica quântica. De acordo com a teoria da relatividade de Einsten, o que acontece com a massa de um objeto à medida que sua velocidade se aproxima da velocidade da luz?

Assinale a alternativa que preenche correta e respectivamente as lacunas do texto a seguir.

A quantização __________ foi sugerida por Einstein, em 1905, na explicação do efeito __________. Nesse efeito, a __________ máxima dos elétrons emitidos depende do __________ da luz incidente, mas não da __________ da luz.

O experimento da dupla-fenda apresentado por Thomas Young no início do século XIX não suscitou discussões, exceto quando se percebeu, no século seguinte, que ele representaria um comportamento ondulatório para o que se imaginou serem corpúsculos, no âmbito da física clássica.

As contribuições de Einstein para a ciência trouxeram uma grande quantidade de quebra de paradigmas na medida em que ele esteve envolvido diretamente no tratamento dos fenômenos que expuseram os limites de escala de validade da mecânica clássica (notadamente com respeito à cinemática, à mecânica e à gravitação, tendo ainda contribuição significativa na mecânica estatística e a descrição de fenômenos complexos como o movimento browniano).

Considere as afirmações a seguir que representam fenômenos experimentais que as contribuições Einstein estão relacionadas.

I. O tempo nos satélites de GPS passa de forma diferente que na Terra devido a velocidade e distância que orbitam. Para garantir a sua precisão de operação e funcionalidade é necessário a inclusão das correções relativísticas na contagem do tempo.

II. A descoberta de Urano só foi possível a partir dos cálculos da Relatividade Geral, que indicaram a posição do planeta a ser explorada pelos telescópios.

III. A cinemática relativística foi incorporada à teoria quântica moderna na medida em que elétrons em átomos pesados, principalmente em níveis eletrônicos mais profundos, podem apresentar valores altos para o momento.

IV. Einstein é famoso pelo desenvolvimento do chamado princípio de incerteza, que ficou conhecido pelo experimento do gato de Schroedinger - que guarda relação até mesmo com a promissora tecnologia dos computadores quânticos.

Dentre as alternativas, assinale aquela que corretamente identifica as afirmações que consistem de interpretações adequadas e que representam quebras de paradigma da produção científica vindos do trabalho de Einstein.