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segunda-feira, 21 de maio de 2012

A Gravidade - Newton x Einstein


A Matéria curvando o espaço tempo gera a gravidade.


A gravidade é algo que estamos acostumados a conviver desde muito novos, na realidade, desde que nascemos, mas entende-la tem sigo algo muito complicado e deixa questões polêmicas até os dias de hoje.

A primeira ideia que a maioria das pessoas, intuitivamente, tem da gravidade é que ela é uma força muito forte. Tal ideia é, obviamente, falsa. Basta pegar um pequeno imã e podemos vencer a força que TODA terra faz em um pedaço de ferro. Na realidade, é possível mostrar através de um pequeno cálculo que a força eletromagnética é 40 ordem de grandeza maior que a força gravitacional! Ainda existe uma força maior que ambas, chamada força nuclear forte, mas além dessa só prevalecer em pequenas distâncias não é o tema do post de hoje.

Resumindo: A força gravitacional é uma força fraca, pois precisa envolver grandes massas para que prevaleça perante as outras. Como por exemplo massa de planetas!

Agora, naturalmente, surge uma pergunta: como a gravidade age entre os corpos? Essa era uma pergunta que deixava o grande físico inglês Sir Isaac Newton envergonhado. Ele sabia como descrever a gravidade e fazer resultados e previsões a partir dela, mas, não sabia explicar como essa força agia através de distâncias tão longas e muitas vezes dava explicações um tanto que místicas para o assunto e acreditava que essa agia instantaneamente ou seja: a velocidade de propagação da gravidade era infinita. Claro, que isso não tira todo o brilhantismo de Newton nem sua imensa contribuição para a física. Porem, a Mecânica Clássica falha ao explicar a origem da gravidade, embora seja relativamente boa em descreve-la.

Para entendermos um pouco mais da gravidade temos que entender a massa e o espaço tempo da Relatividade Geral, segundo a mesma, não faz sentido falarmos de espaço e tempo separadamente (como falávamos na Mecânica Clássica), como o tempo é uma dimensão tao importante quanto o espaço em 3 dimensões que estamos acostumados, então precisamos de quatro vetores canônicos linearmente independentes para gerar o mundo em que vivemos, tal mundo é chamado de: Space Time ou, Espaço Tempo. Acontece que a massa tem o estranho poder de curvar o espaço tempo ao seu redor como se o mesmo (o espaço tempo) fosse uma cama elástica. Quanto maior a massa mais curvatura faz no Espaço Tempo. Essa ideia claro é não intuitiva se você imagina que a menor distância entre dois pontos é uma reta, mas para a Relatividade essa ideia só é verdadeira se estivermos no vácuo. Onde não há matéria o espaço tempo é plano e por isso a menor distância entre dois pontos continua sendo uma reta. Com a presença da massa a menor distância entre dois pontos é evidentemente uma curva (pois a massa curva o espaço tempo) tais curvas são chamadas de geodésia. Mas, você pode está se perguntando: Porque não vejo o espaço tempo curvado ao meu redor? A resposta é simples: Sua mente não está apta a enxergar o espaço tempo, ela apenas enxerga a parcela espacial ou temporal, separadamente, de tal maneira que nunca podemos ver diretamente o espaço tempo. Ou seja: Vivemos no espaço tempo mas, nossos cérebros não estão aptos a ver!

Discutir a validade da Relatividade Geral é algo que podemos trabalhar em outros pots, por hora, basta saber que existem vários experimentos realizados e todos indicam cada vez mais a valência e legitimidade da Relatividade Geral.

Sendo assim,  explicar a gravidade aos olhos da Relatividade Geral é algo relativamente simples: A curvatura no espaço tempo faz com que as massas sigam seus caminhos através das geodésicas devido a grande curvatura gerada por uma massa maior. O caminho seguido é, exatamente, a geodésia.

Sendo a gravidade uma consequência direta da curvatura do espaço tempo causado pela simples existência da massa é intuitivo imaginar que, se uma massa que antes existia fosse totalmente convertida em energia em um certo instante de tempo o espaço tempo em sua volta ia se modulando até ficar plano novamente, também é intuitivo imaginar que isso não ocorreria instantaneamente mas demoraria um intervalo de tempo. Imagine que você tire a pesada bola de ferro de cima  da cama elástica, ela irá demorar um pouco até ficar plana novamente, existe uma onda que se propaga e deixa a cama elástica plana. Quando passamos para o espaço tempo essa onda se propaga com velocidade c, a velocidade da luz, e não com velocidade infinita como pensava Newton. Tais ondas são chamadas de Ondas de Gravidade e foram propostas pelo físico alemão Albert Einstein.

As ondas de gravidade se propagam com velocidade c.


Para entender melhor a situação imagine a seguinte pergunta:

Em um certo instante de tempo, sem nenhum aviso prévio o sol deixa de existir, quanto tempo demoraríamos para sair de órbita?

Para Newton a resposta seria imediatamente, pois a gravidade age a distância e com velocidade infinita. Albert Einstein responderia: como a luz do sol demora 8 minutos para chegar até a terra e a velocidade das ondas de gravidade é a mesma que a luz então demoraríamos 8 minutos para sair de órbita.

Hoje em dia a veia principal dos físicos acreditam mais em Einstein, mesmo que o sol ainda exista!

18 comentários:

  1. Isso é maravilhoso. Não consigo entender as pessoas que não gostam de ler, de aprender e morrem sem conhecer o maravilhoso mundo onde vivem. Sou fascinado por Einstein e especialmente pela Relatividade Geral.
    abraços!!!

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  2. Samuel Machado Pires20 de maio de 2014 18:12

    Professor, parabéns pela forma como você simplificou os conceitos sem perder a consistência e a beleza.

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  3. Vou me apresentar.. Lucas Ferreira.. Futuro Físico Teórico

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  4. Pra entender melhor, recomendo https://www.youtube.com/watch?v=MTY1Kje0yLg o/

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  5. NEWTON X EINSTEIN X PAGGINKLAEWTS

    PARA ENTENDER MELHOR, RECOMENDO LER: CONTESTANDO A "TEORIA DA RELATIVIDADE GERAL" DE ALBERT EINSTEIN

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  6. O meu entendimento é de que: a maçã que newton viu cair estava em total linha reta até ao solo da terra....a de Albert E. faria uma pequena curvatura até ao solo da terra..é isso que meu cérebro entendeu...e o espaço tempo é o trajeto da maçã desde sua origem até o destino (solo da terra)...

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  7. O meu entendimento é de que: a maçã que newton viu cair estava em total linha reta até ao solo da terra....a de Albert E. faria uma pequena curvatura até ao solo da terra..é isso que meu cérebro entendeu...e o espaço tempo é o trajeto da maçã desde sua origem até o destino (solo da terra)...

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    1. Parcialmente correto, mas vale considerar que a curva não é perceptível para nós pois não somos aptos a enxergar esta curvatura no espaço tempo.

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  8. PREZADOS SRS. ESTUDIOSOS DO ASSUNTO, NA VERDADE, O QUE CURVA, REALMENTE, NÃO É O ESPAÇO-TEMPO, EINSTEIN EQUIVOCOU-SE E/OU AFIRMOU INCORRETAMENTE, POIS, O QUE CURVA É A REDE ELETROMAGNÉTICA QUE OS CORPOS CELESTES, PORÉM, NÃO É ESSA CURVATURA QUE GERA A FORÇA DA GRAVIDADE, MAS, O PRÓPRIO EFEITO ELETROMAGNÉTICO QUE HÁ ENTRE OS CORPOS. POR ISSO MESMO, NO MEU ENTENDER, A GRAVIDADE É UMA FORÇA E NÃO A CURVATURA DO ESPAÇO-TEMPO COMO QUERIA EINSTEIN. E ELE ADMITIU QUE SUA TEORIA UM DIA SERIA SUPLANTADA...PORTANTO...!

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    1. Mas se uma força eletromagnética é maior do que a força da gravidade ( que no caso nos prova que a gravidade não é uma força) como a gravidade é feita,formada,ou como usou o efeito eletromagnético dos corpos a forma ?

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    2. PREZADO "ANÔNIMO", PODEMOS ADMITIR QUE O UNIVERSO É CONSTITUÍDO DE ENERGIA E MAGNETISMO, PRINCIPALMENTE, ONDE HÁ MATÉRIA; PORTANTO, QUANTO MAIOR O CORPO, MAIOR O EFEITO ELETROMAGNÉTICO EXISTENTE ENTRE A MATÉRIA DE MAIOR DIMENSÃO E A DE MENOR DIMENSÃO. SENDO ASSIM, A FORÇA DA GRAVIDADE, NADA MAIS É DO QUE EFEITO ELETROMAGNÉTICO EXISTENTE ENTRE A MATÉRIA BARIÔNICA. E, PARTINDO DESSE PRINCÍPIO, PODEMOS AFIRMAR QUE A GRAVIDADE É O EFEITO ELETROMAGNÉTICO ENTRE OS CORPOS. NEWTON TINHA RAZÃO EM DIZER QUE A GRAVIDADE É UMA FORÇA, SÓ NÃO SABIA EXPLICAR. ONDE EINSTEIN TENTOU, MAS ERROU, PORQUE SE A CURVATURA DO ESPAÇO-TEMPO FOSSE A GRAVIDADE, NÃO HAVERIA FORÇA SUFICIENTE PARA AGLUTINAR A MATÉRIA, OU MESMO TODA UMA GALÁXIA. COM ISSO, OUSADAMENTE, PODEMOS AFIRMAR QUE A CURVATURA DO ESPAÇO-TEMPO NÃO GARANTE QUE O ELÉTRON CIRCULE EM TORNO DO NÚCLEO, MAS, O EFEITO ELETROMAGNÉTICO QUE HÁ ENTRE O NÚCLEO E O ELÉTRON. DIGO MAIS, JAMES SHADWICK NÃO MERECEU RECEBER O PRÊMIO NOBEL POR TER AFIRMADO QUE NO NÚCLEO ATÔMICO EXISTE O "NÊUTRON", ESSE CONCEITO PRECISA, TAMBÉM, SER REVISTO, TENDO EM VISTA QUE A TEORIA DE EINSTEIN NÃO VALE PARA O MUNDO SUBATÔMICO.

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  9. O importante é a ciência continuar viva e liberta da tirania das verdades absolutas. O "sei que nada sei" é o mote para o homem que segue em busca do conhecimento, não deixando morrer o espanto que faísca nas mentes mais geniais.

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  10. O importante é a ciência continuar viva e liberta da tirania das verdades absolutas. O "sei que nada sei" é o mote para o homem que segue em busca do conhecimento, não deixando morrer o espanto que faísca nas mentes mais geniais.

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