Relatividade de Galileu, Referenciais e Leis de Newton Michael Fowler Universidade de Virgínia, Departamento de Física
A pedra angular da Teoria da Relatividade Restrita é o Princípio da Relatividade: As Leis da Física são as mesmas para qualquer referencial inercial. Muitas consequências surpreendentes se devem a esta simples afirmação. Contudo, e em primeiro lugar, é necessário conehcer a mecânica de Newton no que toca a referenciais, antes de partir para o estudo da Teoria da Relatividade Restrita.
Imagem 1 - O referencial
Um referencial é apenas um conjunto de coordenadas: algo que se utiliza para efetuar medições nos problemas newtonianos, tais como distâncias ou velocidades, sendo para esta última necessário também um cronómetro. Um ponto no espaço é especificado por três coordenadas (x, y, z) e um acontecimento como, por exemplo, uma pequena explosão, é especificado pelas três coordenadas anteriores e pelo instante de tempo em que ocorre, (x, y, z, t).
Um referencial inercial é definido como o referencial que obedece à Lei da Inércia de Newton – isto é, qualquer corpo cujo somatório das forças exteriores que nele atuam é nulo, permanecerá em repouso se inicialmente estiver em repouso, ou então continuará a mover-se a velocidade constante igual à velocidade inicial. Um exemplo de um referencial não-inercial é o de um referencial com movimento de rotação, como por exemplo um carrossel.
As “leis da física” que consideraremos em primeiro lugar são as da mecânica newtoniana, designadas de Leis do Movimento de Newton, tais como forças gravitacionais ou forças de contato entre objetos. Por exemplo, ao conhecer a constante de gravitação universal através da experimentação (e as massas envolvidas), é possivel, a partir da Segunda Lei de Newton,
prever com grande precisão os movimentos planetários. Suponha que sabemos, através da experimentação, que estas leis da mecânica são verdadeiras para determinado referencial. Será que continuam a ser válidas para outro referencial que se move em relação ao primeiro? Para descobrir a resposta a esta questão, temos que saber como relacionar a posição, velocidade e aceleração nos dois referenciais.