“Desvende a Relatividade e as Leis de Kepler: Questões do 9º Ano”

TEXTO BASE

A teoria da relatividade é a designação que engloba a teoria da relatividade restrita e a teoria da relatividade geral, do físico Albert Einstein (1879-1955). Ela é empregada nos GPS, nos eletroímãs, nos tubos de raio catódico, nos reatores nucleares, nas bombas nucleares e outros.

A teoria da relatividade é a terminologia dada à teoria da relatividade restrita e à teoria da relatividade geral. Funciona para quaisquer problemas relacionados a corpos que se movimentam em velocidades próximas à da luz. Seus postulados são o princípio da relatividade restrita e o princípio de constância da velocidade da luz. Com base na teoria da relatividade restrita foi possível concluir que a velocidade da luz é a velocidade máxima no vácuo; a ausência do éter; o princípio da simultaneidade; a dilatação do tempo; e a contração do comprimento.

Um motor radial funciona como qualquer outro motor de combustão interna de quatro tempos. Cada cilindro tem uma ingestão, compressão, potência e curso de escape. Eles diferem dos motores em linha e horizontalmente opostos em sua ordem de disparo e eles se conectam ao virabrequim.

Os cilindros de um motor radial são numerados a partir do topo, indo no sentido horário, com o primeiro cilindro numerado 1. A vara de conexão do primeiro cilindro é fixada diretamente ao virabrequim – esta é a haste principal. As outras hastes de cilindros se conectam a pontos giratórios ao redor da haste principal.

As Leis de Kepler são três leis propostas no século XVII pelo astrônomo e matemático alemão Johannes Kepler (1571–1630), apresentadas em sua obra Astronomia Nova (1609). Elas descrevem os movimentos dos planetas, seguindo modelos heliocêntricos, ou seja, com o Sol no centro do sistema solar.

As afirmações a respeito dos movimentos dos planetas por Kepler não propõem o porquê destes movimentos, não estão empenhadas em descrever as causas desses movimentos. Estas proposições tratam de descrever apenas os movimentos e suas órbitas.

Kepler elaborou suas afirmações de forma descritiva, baseado em observações astronômicas feitas por Tycho Brahe. Seus estudos pertencem ao campo da Física conhecida por cinemática.

Vale lembrar que as Leis de Kepler descrevem não apenas o movimento dos planetas ao redor do Sol, mas de qualquer corpo celeste que orbita outro que possua mais massa. Por exemplo, o movimento da Lua ao redor da Terra ou mesmo de satélites artificiais.

A segunda lei de Kepler, também conhecida como lei das áreas, foi criada por Johannes Kepler para explicar a exótica órbita de Marte que fora observada. Essa lei descreve que um corpo orbitando ao redor de outro, esse último em um referencial de repouso, percorrerá áreas iguais em intervalos de tempo iguais.

A principal consequência dessa lei é a variação que ocorre na velocidade orbital, pois, quando o planeta estiver no periélio, ou seja, mais perto do Sol, terá velocidade maior, mas, se estiver no afélio, ou seja, mais distante do Sol, terá velocidade menor.

Questões

1. Questão 1: Analise a teoria da relatividade de Albert Einstein e explique como seus postulados alteraram a compreensão dos movimentos em altas velocidades. Em sua resposta, discorra sobre os conceitos de dilatação do tempo e contração do comprimento.

   Número esperado de linhas: 10

2. Questão 2: Com base nas Leis de Kepler, descreva a importância da segunda lei para a compreensão do movimento dos planetas. Em sua resposta, inclua a relação entre a distância do planeta ao Sol e sua velocidade orbital.

   Número esperado de linhas: 10

3. Questão 3: A teoria da relatividade é aplicada em diversas tecnologias modernas, como o GPS. Explique como a relatividade é pertinente para o funcionamento do GPS e qual a importância de considerar a velocidade da luz nesse contexto.

   Número esperado de linhas: 10

4. Questão 4: Comente sobre a relevância das observações de Tycho Brahe para o trabalho de Johannes Kepler. De que maneira essas observações influenciaram as leis que descrevem o movimento dos corpos celestes?

   Número esperado de linhas: 10

Gabarito Comentado

Questão 1: A resposta deve abordar os postulados fundamentais da teoria da relatividade, como a dilatação do tempo, que implica que o tempo passa mais devagar para objetos em movimento rápido em comparação a objetos em repouso, e a contração do comprimento, que implica que objetos em movimento parecem mais curtos na direção do movimento. É essencial discutir como esses conceitos desafiam a percepção clássica da física newtoniana.

Questão 2: Espera-se que o aluno explique que a segunda lei de Kepler (lei das áreas) indica que um corpo em órbita varia sua velocidade, movendo-se mais rápido quando está mais próximo do Sol (periélio) e mais devagar quando está mais distante (afélio). A relação entre a área varrida e o tempo deve ser mencionada, ressaltando sua contribuição para a astrofísica.

Questão 3: A resposta deve destacar que o GPS precisa corrigir as diferenças de tempo causadas pela relatividade, uma vez que os satélites estão em movimento e a gravidade na Terra é diferente do espaço. A velocidade da luz é fundamental para calcular as distâncias com precisão, pois qualquer erro temporário pode resultar em grandes imprecisões na localização.

Questão 4: O aluno deve abordar como as observações precisas de Tycho Brahe forneceram dados fundamentais para Kepler, permitindo-lhe formular suas leis. A resposta deve explicar a importância do empirismo na ciência e como isso levou a uma melhor compreensão dos movimentos planetários.