PUC, Física 4, P2 2016.2, 3
Faça a escolha correta e a justifique. Uma das afirmações abaixo NÃO é consequência das transformações de Lorentz:
(a ) Relógios em movimento possuem um ritmo maior do que relógios estacionários.
(b ) Objetos em movimento parecem mais curtos do que objetos estacionários.
(c ) Eventos simultâneos em um referencial inercial podem não ser simultâneos em outro referencial inercial.
(d ) Relógios em movimento possuem um ritmo menor do que relógios estacionários.
Passo 1
Nessa questão temos que prestar atenção em 3 pontos principais, o primeiro é entender bem como funciona o fator de Lorentz, o segundo é entender bem como funciona tanto a dilatação do tempo quanto a contração das distâncias, e por fim entender em que referenciais isso ocorre. Vamos primeiro entender o fator de Lorentz.
Passo 2
Sabemos que o fator de Lorentz é dado pela fórmula
Sabemos que esse fator é
Passo 3
Entendido o fator de Lorentz vamos relembrar as fórmulas de dilatação do tempo e contração do espaço e entender em que referenciais isso ocorre.
Dilatação do tempo
Nesse caso o referencial é o referencial em repouso, enquanto o referencial é o referencial em movimento, como o fator de Lorentz maior que um sabemos que o tempo
Ou seja, é como se no referencial em movimento o tempo tivesse passado mais devagar, enquanto que no referencial em repouso o tempo foi mais rápido, fazendo que o tempo decorrido para o referencial em repouso tenha sido maior que para o referencial em movimento. Para ficar mais simples, pense no exemplo do vagão, é o tempo medido pela pessoa para o evento que ocorre dentro do vagão junto com ela, para quem está fora do vagão, se medir o intervalo de tempo do evento que esta dentro do vagão observara um aumento do tempo para ocorrência do evento, ou seja , dilatação temporal, tome muito cuidado, pois o evento está em repouso com relação a pessoa dentro do vagão, mas está em movimento com relação a pessoa fora do vagão .
Contração do espaço
Sabemos que a fórmula da contração do espaço é dado por
Em que D ocorre no referencial em repouso e ocorre no referencial em movimento, como sabemos que , logo teremos que
Ou seja, como foi medido no referencial em movimento pela pessoa que estava nesse referencial, em termo mais simples, é como se alguém dentro de um vagão em movimento medisse essa distancia, para ela, essa será a maior distância, para quem estiver fora do vagão, nesse caso , quando fizer a medida da distância no referencial em movimento, verá que o comprimento é menor. Tome cuidado, pois o evento está em repouso para quem está dentro do vagão, mas está em movimento para quem está fora do vagão. Vale lembrar que o comprimento próprio é medido pela pessoa que está em repouso em relação ao evento, nesse caso que é sempre o maior comprimento medido.
Sabendo disso vamos analisar as alternativas.
Passo 4
(a ) Relógios em movimento possuem um ritmo maior do que relógios estacionários.
Errado, como vimos acima o relógio em movimento possui um ritmo menor que o relógio estacionário, a própria fórmula nos mostra isso.
(b ) Objetos em movimento parecem mais curtos do que objetos estacionários.
Verdadeiro, como vimos, os objetos em movimento pareceram ser mais curtos do que os objetos estacionários, como vimos o fator de Lorentz por ser maior que um ao dividir o valor medido no referencial em repouso o diminui, dando exatamente essa ideia de contração do espaço.
(c ) Eventos simultâneos em um referencial inercial podem não ser simultâneos em outro referencial inercial.
Isso também é verdade também pela fórmula da contração do espaço, assim como para o referencial em movimento se tem a ideia de contração do espaço, para objetos em repouso ocorrerá o contrario, logo, para uma referencial em movimento que estejam ocorrendo dois eventos em um mesmo ponto, pode significar para uma referencial em repouso a ocorrência de eventos separados .
(d ) Relógios em movimento possuem um ritmo menor do que relógios estacionários.
Verdadeiro, exatamente pelo que foi explicado o item 1
Resposta
(a ) Relógios em movimento possuem um ritmo maior do que relógios estacionários.