Texto 2 relatividade

Teoria da Relatividade Restrita
Unificada em 1905 a partir de dois trabalhos de Einstein: “Sobre a eletrodinâmica dos corpos em movimento” e “A inércia de um corpo depende da sua energia?”.
O termo Teoria da Relatividade foi adotado pelo físico Planck, pois Einstein utilizava o termo Princípio da Relatividade. Tal teoria postula o seguinte princípio:

“As leis da Física são iguais em qualquer referencial inercial, ou seja, não
existe referencial inercial preferencial”

Para entendermos melhor vamos pensar em um exemplo, imagine um passageiro que está em um trem e ao olhar pela janela vê outro trem se movendo ao seu lado pelos trilhos. Ele está consciente sobre o movimento relativo entre os trens, mas não pode afirmar qual está se movendo. Ele pode estar:
Em repouso em relação ao solo e o outro trem se movendo;
Se movendo em relação ao solo e o outro trem em repouso,
Ou ambos podem estar em movimento em relação ao solo.
O fato a se pensar é o seguinte imagine se você estivesse em um trem sem janelas, você não poderá afirmar se ele está em velocidade constante ou em repouso.
Einstein afirmava que essa dificuldade de determinar se realmente há um movimento ou se o corpo encontra-se parado está ligada a todos os ramos da Física, e é isso que ele expressa no seu primeiro postulado.
Uma das coisas que chamaram sua atenção para chegar a essa afirmação foi uma pergunta feita ao seu professor, ele o questionou se caso um feixe de luz fosse disparado e ele o acompanhasse lado a lado, como seria a descrição do seu movimento? Daí dois pontos podem ser destacados:
De acordo com a Física Clássica, o feixe se encontraria em repouso em relação ao observador;
De acordo com o Eletromagnetismo o feixe estaria em movimento pois a luz se encontro em constante movimentação.
Imagine uma nave espacial viajando sobre o espaço em meio ao éter e aqui na Terra há um observador com o telescópio muito potente que pudesse medir a velocidade de um pulso de luz. Como está em altíssima velocidade, 30 km/s, ele seria capaz de afetar a velocidade da luz, pensando dessa forma:
Se o foguete voasse a favor do éter, a velocidade da luz seria: c+30 km/s.
Caso o foguete voasse contra o éter, a velocidade da lus seria: c-30 km/s.
Porém a lei das velocidades de Galileu não funciona para a luz, sendo assim ela admite o mesmo valor em ambos os casos. O conceito do éter não foi aceito por Einstein devido a algumas características que o espaço possui como, densidade zero e transparência perfeita.
Ele manteve o conceito de relatividade englobando todas as leis Físicas e criou o segundo postulado da Relatividade:
Princípio da Invariância da Velocidade da Luz
“A luz sempre se propaga com a mesma velocidade, independente do referencial inercial adotado”.
Composição de velocidades na relatividade restrita
Uma das conseqüências é a necessidade de mudar as transformações de Galileu, como o tempo é relativo ele é diferente para cada observador. Admitindo-se os mesmos dois sistemas inerciais propostos anteriormente, S e S’, temos as seguintes expressões para converter suas coordenadas.

Relatividade da simultaneidade
O tempo era considerado uma grandeza absoluta em independente do referencial, porém esse conceito mudou após a Relatividade Especial de Einstein deixando de ser absoluto para ser restrito e eventos considerados simultâneos também passaram a ser relativos:

Vamos imaginar novamente um trem que se desloca com velocidade relativística constante V (velocidade próxima à da luz), com um observador S’ que se encontra exatamente no meio do trem, e outro observador S que se encontra no solo, e que estão se cruzando exatamente quando dois raios ocorrem e atinjam as posições frontal e traseira do trem. Como cada observador perceberá os dois fenômenos?
Para o observador S os eventos serão simultâneos, pois as duas frentes de onda de luz irão atingi-lo ao mesmo tempo e elas percorrem a mesma distância.
Já para o observador S’ os eventos não serão simultâneos Como a velocidade da luz é a mesma para qualquer observador, ele verá primeiro a frente de onda da frente, pois é neste sentido que se desloca o trem, logo, S’ concluiu que o raio produzido na frente do trem foi emitido primeiro do que o outro, ou seja, para  este observador os raios não são simultâneos.
Dilatação do tempo e contração do espaço
O tempo passa mais devagar para objetos em movimento e mais rápido para objetos parados.  Isso significa que se colocássemos um dos gêmeos na Terra e outro num foguete viajando próximo da velocidade da luz, poderíamos pensar que o do foguete ficou mais novo que o que ficou na Terra, pois para ele o tempo passa mais devagar.   Isso ficou conhecido como paradoxo dos gêmeos.
No caso do espaço, para objetos em movimento há uma contração, ou seja, objetos em movimento são menores que objetos parados.  Assim, uma régua de 30cm fica menor de corremos com ela na mão.  Porém, não percebemos isso pois nossa velocidade é muito pequena.  Caso pudéssemos correr perto da velocidade da luz ela ficaria menor.

Energia relativística
Além da associação espaço x tempo, Einstein também associou massa x energia. Objetos em repouso também possuem uma quantidade de energia dita como “energia de repouso“ essa energia contida no corpo se dá pelo simples fato de possuir massa, sem levar em conta as outras formas de energia como, energia cinética e potencial.
Ele chegou a conclusão que para haver massa, deve haver energia e vice e versa, esse princípio é chamado de Princípio da Equivalência Massa-Energia. A quantidade de energia E está relacionada à massa m pela equação mais famosa do século XX:
E = m.c2
Uma das aplicações dessa famosa formula de dá das reações nucleares, onde pequenas porções de massa liberam grande quantidade de energia a partir da fissão ou fusão nuclear. A validade da equação E = m.c2 não se restringe apenas às reações químicas e nucleares, uma variação de energia de qualquer objeto em repouso vem acompanhada de variação em sua massa. Por exemplo:
Um filamento de uma lâmpada incandescente alimentada com eletricidade tem mais massa está ligada;
Uma xícara de café quente tem mais massa do que a mesma xícara quando o café está frio,
Um relógio de corda tem mais massa quando a sua mola em espiral está enrolada do que o mesmo relógio com a mola desenrolada, entre outros.
Efeitos e aplicações da Teoria da Relatividade Especial
Paradoxo dos gêmeos:
Um dos gêmeos parte para o espaço em uma nave, atingindo rapidamente, uma velocidade próxima à da luz. Ele retorna à Terra, após alguns anos, e ao reencontrar o irmão gêmeo, nota que o irmão que  permaneceu na Terra envelheceu mais do que ele. Esse fenômeno ocorreu porque o tempo passou mais lentamente para o irmão que viajou à velocidade próxima da luz.
Como que o seu irmão gêmeo terá envelhecido mais do que ele?
Na realidade se escolhemos como referencial em repouso a Terra, quem estará em movimento é a nave e quem permaneceu em Terra envelhecerá mais rapidamente. Porém, se escolhermos a nave como referencial em repouso verificaremos que nessa situação, que quem está em movimento será o irmão que permaneceu na Terra e, agora, quem envelhecerá mais rapidamente será o irmão que permaneceu na nave. Então, o paradoxo é: dependendo do referencial que escolher, um ou outro irmão envelhecerá mais que o outro.
A Relatividade Especial tem conseqüências práticas interessantes, efeitos relativístico, ou seja, desvios do que seria esperado só pela física clássica, acontecem em algumas situações importantes. Como:
Os aparelhos de GPS (a sigla é de Sistema de Posicionamento Global em inglês) conseguem informar a localização na Terra. Isso é feito com o auxílio de informações enviadas por satélites artificiais em órbita do planeta. A velocidade dos satélites, de 14 mil km/h, não é tão grande se comparada à da luz, mas os desvios em relação às previsões da física clássica se acumulam com o tempo e acabam se tornando importantes. Se o projeto dos GPS não considerasse a teoria da relatividade, eles acumulariam um desvio de 11 km por dia!
Outra situação: Os físicos costumam estudar partículas subatômicas em máquinas chamadas aceleradores de partículas. Várias delas têm forma de anel, onde as partículas chocam-se umas com as outras. O que acontece após o choque, as partículas novas que se formam e as direções e velocidades com que são atiradas contêm informações preciosas sobre essas partículas