Enunciado

A luz percorre uma determinada distância em, digamos, 20.000 anos. Como é possível que um astronauta, viajando a uma velocidade menor do que a da luz, possa ir tão longe assim em 20 anos de sua vida, se a luz leva 20.000 anos para ir?

Passo 1

Fala pessoal, belezinha? vamos resolver mais uma questão, então prepara o material e vamos lá!!!

O primeiro passo nesse tipo de problema é o de anotar as variáveis:

t = o   t e m p o   g a s t o   p a r a   a   l u z   v i a j a r

t 0 = o   t e m p o   q u e   o   a s t r o n a u t a   l e v a   p a r a   v i a j a r

Entenda que o astronauta, por causa da dilatação do tempo, os 20 anos no tempo do astronauta podem ser bem mais lentos do que os 20 anos na Terra.

Passo 2

A expressão de dilatação do tempo é dada por:

t = v t 0 1 - v 2 c 2 ,     s e n d o   c   i g u a l   a   v e l o c i d a d e   d a   l u z

Agora é substituir os valores, temos que t = 20000 e t 0 = 20 , logo, temos:

20000 c = 20 v 1 - v 2 c 2

O numerador do termo a esquerda vai dividir com o numerador do termo da direita:

20000 20 c = v 1 - v 2 c 2

1000 c = v 1 - v 2 c 2

Agora, temos a relação c v , podemos inverter essa fração e conseguir uma configuração para encontrar o valor, então fazendo a manipulação matemática, temos:

c v = 1 1000 1 - v 2 c 2 → v c = 1000 1 - v 2 c 2

Passo 3

Já temos a seguinte equação:

v c = 1000 1 - v 2 c 2

Então, agora precisamos elevar esses termos ao quadrado, o motivo é simplesmente tirar essa raiz quadrada e facilitar os cálculos, então:

v 2 c 2 = 1000000 1 - v 2 c 2

Fazendo o desenvolvimento da equação, temos:

v 2 c 2 + 1000000 v 2 c 2 = 1000000

Isso gera:

1000001 v 2 c 2 = 1000000

Agora conseguimos ter uma relação entre v e c :

v 2 c 2 = 1000000 1000001 → v c = 1000000 1000001

Isso gera o seguinte resultado:

v c = 0,999995

E finalmente, temos que v é igual a:

v = 0,999995 c

Pela equação acima, se o astronauta viajar a velocidade v = 0,999995 c , ele pode viajar 20000 anos-luz em 20 anos.

Resposta

S e   v = 0,999995 c ,   e n t ã o   o   a s t r o n a u t a   p o d e   v i a j a r   20000   a n o s - l u z   e m   20   a n o s .  

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