Referenciais Inerciais

As leis de Newton são válidas em qualquer referencial inercial

    Na relatividade newtoniana as três Leis de Newton são válidas em qualquer referencial inercial em que esteja sendo medido e a ideia de referencial inercial está diretamente associada às concepções de Newton sobre o tempo e o espaço.

    Na concepção geocêntrica, onde a Terra encontrava-se parada no centro do Universo era possível pensar em espaço, tempo e movimento absoluto, tudo se movia em relação à Terra. A partir da Revolução Científica e com a aceitação do modelo heliocêntrico a Terra perde sua posição privilegiada no Universo e a noção de espaço absoluto perde seu ponto de origem.

Modelo Heliocêntrico

   O movimento, que anteriormente era absoluto e tão facilmente percebido, ganha outros contornos e passa a ser relativo. Se algo se move em relação a um referencial, este referencial passa a ser o espaço relativo onde o movimento se dá, mas os movimentos relativos não indicam as características do movimento absoluto.

   O movimento de um espaço relativo que esteja em M.R.U. (Movimento Retilíneo Uniforme) só pode ser percebida a partir de outro espaço relativo, mas se este outro espaço estiver nas mesmas condições (velocidade, direção e sentido) do anterior, o movimento continua não sendo percebido. Dessa forma Newton acreditava que era fundamental a existência de um espaço absoluto, este espaço não se move, as coisas se movem neste espaço. Ele é sempre igual, não sofrendo transformações com o passar do tempo e nem sendo afetado pela existência de objetos.

    Juntamente com a ideia de espaço absoluto Newton postula a existência do tempo absoluto, que é verdadeiro e matemático e flui de forma regular sem relação com nada externo, sendo o mesmo em qualquer espaço relativo.

    As idéias de tempo e espaço absoluto de Newton são metafísicas pois não podem ser medidas ou percebidas pelos nossos sentidos, apenas o tempo e espaço relativo podem ser medidos e percebidos pelo ser humano e são nestas condições que o movimento é estudado. Ainda sobre o espaço relativo é importante diferenciar os dois tipos existentes: os inerciais e os não inerciais.

    Os sistemas inerciais são aqueles que ou estão se movendo em M.R.U. ou estão repouso, para estes são válidas as três leis de Newton. Para os casos dos referenciais não inerciais, percebe-se o surgimento de efeitos dinâmicos em corpos materiais sem que houvesse de fato uma força agindo sobre estes corpos, invalidando assim o Princípio Fundamental da Dinâmica. Não tardou para que a validade das leis de Newton em um sistema inercial se estendesse para toda a Mecânica Clássica, porém, no final do século XIX um conjunto de fenômenos eletromagnéticos aparentava violar este princípio.

    Um exemplo é o aparecimento da corrente elétrica em condutor quando um imã e um condutor se aproximam. As explicações, leis e teorias, que explicam o aparecimento da corrente elétrica no condutor são diferentes dependendo de quem está se movendo.

    Se o ímã está em movimento e o condutor em repouso, estabelece-se nas vizinhanças do ímã um campo elétrico, que produz uma corrente elétrica no condutor. Mas se é o ímã que está em repouso e o condutor em movimento, não há nenhum campo elétrico gerado pelo ímã, há uma força eletromotriz no condutor, que dá origem a uma corrente elétrica de mesma magnitude e sentido que a produzida no primeiro caso, pelas forças elétricas, desde que sejam iguais os movimentos relativos nas duas situações.

    O fenômeno é o mesmo, o aparecimento da corrente elétrica, mas dependendo de quem está se movendo, o condutor ou o imã, as leis e teorias que dão origem a este fenômeno não são, estabelecendo assim uma incômoda assimetria em fenômenos eletromagnéticos.

   No final do século XIX esse aparente assimetria incomodava vários físicos (como Hendrik Lorentz, Henri Poicaré, Albert Einstein entre outros.) de forma as os motivar a procurar uma forma de compatibilizar os fenômenos eletromagnéticos com a Mecânica Clássica. A contribuição destes físicos resultou naquilo que hoje é conhecido como teoria da relatividade especial. Embora comumente seja atribuída a Einstein a quase totalidade da autoria sobre a elaboração da teoria, isto não é verdade. Assim como quase tudo na ciência, o desenvolvimento das teorias e modelos é um processo coletivo e geralmente um grande cientista se destaca por algumas contribuições visionárias. Uma destas contribuições de Einstein foi perceber que as idéias sobre tempo e espaço precisariam ser revistas.

Albert Einstein (1879-1955)