PRÁTICA DE ENSINO DE FÍSICA MODERNA
A relatividade da Simultaneidade
Como vimos, para a Relatividade Especial de Einstein, o conceito de tempo deixou de ser absoluto e passou a ser relativo. Eventos simultâneos, em um determinado referencial inercial, não serão necessariamente simultâneos em outro referencial inercial. Assim, a noção de simultaneidade também é relativa. Por isso, antes de continuar a leitura deste capítulo, prezado estudante, é necessário que você tenha realizado a leitura sugerida anteriormente, o texto “sobre o conceito de tempo na Física”, se ainda não fez retorne ao e realize a leitura. Mas, antes de continuarmos é importan-
te que você relembre a importância de defirnirmos um referencial inercial com coordenadas espaciais cartesianas (x,y,z) e com o tempo (t) consistente com a relatividade especial, isto porque queremos que você entenda a importância da sincronização dos relógios em um evento medido por dois observadores, cada um em um referencial inercial diferente. E para isso é de extrema importância que você faça a leitura e a atividade indicada no tópico
Agora que você sabe como ocorre a sincronização dos relógios e como realizar as medidas espaciais e temporal de um evento na percepçao de dois observadores diferentes, vamos compreender os conceitos envolvidos na relatividade da simultaneidade. Vejamos um exemplo simples, usado pelo próprio Einstein. Suponhamos que, sobre os trilhos, o trem de Einstein esteja se movimentando com velocidade relativística constante v, na direção indicada na figura 1. Considere ainda que dois observadores (um no referencial S’ se encontra exatamente no meio do trem, e outro no referencial S se encontra no solo) estão se cruzando exatamente quando os raios ocorrem, conforme mostrado na figura 1. Suponhamos que do ponto de vista do observador S (que se encontra no solo) os dois raios atinjam ao mesmo tempo as posições frontal e traseira do trem. Pela definição de simultaneidade para o observador S, os eventos serão simultâneos, pois as duas frentes de onda irão atingir as posições frontal e traseira do trem ao mesmo tempo. Imagino que você deve estar se perguntado se o observador que se encontra no referencial do trem S’, isto é, no interior do trem, verá os eventos simultaneamente. A resposta é não, para o observador que está no referencial S’ os eventos não serão simultâneos, ou seja, ele verá primeiro a frente de onda atingindo a posição da frente do trem, pois é neste sentido que o trem se desloca, e depois ele verá à frente de onda atingindo a posição de trás do trem. Antes que você me pergunte se isto é possível, eu lhe respondo, basta você se lembrar do princípio da invariância da velocidade da luz, que diz que a luz tem a mesma velocidade c para qualquer que seja o observador inercial. Desta forma, o observador no referencail S’ é levado a concluir que os raios não são simultâneos, o raio produzido na posição da frente do trem foi emitido primeiro do que o raio produzido na traseira do trem. Imagino que você não deve estar satisfeito com a resposta e se pergunta mas quem está com a razão, o observador que está no referencial S ou o observador que está no referencial S’? Sinto lhe informar, mas os dois observadores estão corretos; embora pareça estranho, não existe uma única resposta para esta questão. A simultaneidade é uma noção relativa a cada observador e não absoluta.
Figura 1: dois observadores (um no referencial S’ se encontra exatamente no meio do trem, e outro no referencial S se encontra no solo) estão se cruzando exatamente quando os raios ocorrem.
Mas, se você ainda não está totalmente convencido, vamos supor que se a velocidade da luz fosse infinita em qualquer referencial, ou seja, se a velocidade da luz não fosse constante, os dois eventos seriam simultâneos para os dois observadores. Mas, como a velocidade da luz é igual em todas as direções e em qualquer referencial inercial, os dois eventos que são simultâneos em um referencial não serão necessariamente simultâneos em outro referencial, aqui basta você saber que a velocidade da luz tem um valor limite, ou seja, é igual a c=300 km/s.
Conseguiu compreender a relatividade da simultaneidade? Se a resposta for não, a próxima atividade irá lhe ajudar a entender melhor esse conceito, que diga-se de passagem é muito importante para analisar eventos relativísticos. Mas, se depois de realizar está atividade você ainda ficar com dúvidas recomendamos que você volte ao início deste capítulo e recomece a leitura.
