O artigo discute sobre o conceito da teoria da relatividade especial que inclui velocidade relativa e velocidade da luz.
A velocidade relativa e a velocidade da luz representam o movimento dos múltiplos corpos interagindo uns com os outros. A velocidade de um dos corpos em movimento em relação ao outro é calculada como sua velocidade relativa. Em contraste, o limite máximo para ambas as velocidades relativas são a 'velocidade da luz'.
A velocidade de qualquer objeto é dependente do quadro. Isso significa que a velocidade de um objeto deve ser estimada em relação a um quadro de outro objeto em interação, mesmo que um objeto esteja em repouso ou em movimento.
Se ambos os objetos A e B estão se movendo na mesma direção, seus velocidade relativa VAB é a soma de ambas as velocidades (VA + VB).
Se ambos os objetos A e B estão se movendo na direção oposta, seus velocidade relativa VAB é a diferença entre suas velocidades (VA – VB).
A velocidade relativa é caracterizada pelo referencial de outro objeto ou observador, representado por coordenadas espaciais (x,y,z,t).
Mas deve haver o maior valor para a velocidade de cada objeto, descoberto pelo astrônomo dinamarquês Ole Roemer. Ele experimentou a velocidade de ondas eletromagnéticas EM viajando na terra. Ele calculou que as ondas de luz precisavam de 17 minutos para atravessar o diâmetro da órbita da Terra. Dividindo o diâmetro da órbita pela diferença de tempo, a velocidade da luz (c) é contada como 186,000 milhas por segundo.
James Maxwell propôs que a luz, uma das ondas eletromagnéticas, viaja a 1,86,000 milhas por segundo ou 3.8 x 108 EM. Einstein cultivou a teoria da relatividade especial com a hipótese de que o valor da velocidade da luz é constante e independente do movimento de sua fonte.
De acordo com a teoria da relatividade de Einstein, há um limite de velocidade para cada matéria, energia ou sinal que transporta a informação através do espaço. Isso significa que a velocidade relativa entre dois corpos em interação tem um limite de velocidade igual à velocidade da luz.
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A velocidade relativa pode exceder a velocidade da luz?
A velocidade relativa de qualquer objeto não pode exceder o valor da velocidade da luz.
Toda radiação EM contém partículas sem massa. Assim, eles exigem menos energia para atingir a velocidade da luz. Comparativamente, as partículas com massa diferente de zero demandam energia extremamente grande. Portanto, a onda EM viaja na velocidade da luz, apesar do referencial; mas não pode ultrapassá-lo.
Anteriormente, os físicos assumiram que não havia limite para a velocidade de um objeto. Mas Einstein descobriu o valor da velocidade da luz (c) no vácuo como o limite de velocidade para todos os objetos na Terra. Êxtase significa que nenhum objeto pode viajar mais rápido do que o valor de 3 x 108 m/s. A velocidade relativa do objeto particular com uma massa diferente de zero é calculado no referencial do outro objeto. Mas nenhum observador não testemunhará um observador em outro quadro de referência se aproximando ou excedendo o valor c.
Suponha que um homem viaje no trem e outro homem esteja do lado de fora do trem. O homem dentro do trem pegou o homem do lado de fora, passando a 30 km/h, enquanto o homem do lado de fora vislumbrou o homem dentro do trem, passando a 250 km/h. A pergunta sobre 'qual é a velocidade real do trem' não tem uma única resposta.
A velocidade do trem em relação ao homem parado fora do trem é determinada pela soma das velocidades como 30 + 250 = 280 km/h. Em comparação, a velocidade do trem em relação ao homem dentro do trem é de 30 km/h. Além disso, a velocidade do mesmo trem em relação à galáxia é de 2,20,000 m/s.
Vamos introduzir as ondas EM em um exemplo como o trem viajando à noite, e o homem fora do trem iluminando um flash de luz com uma tocha no homem dentro do trem. Compreendemos que a velocidade do trem em relação ao homem do lado de fora é de 280 km/h. Ao mesmo tempo, a luz tem uma velocidade de 3 x 108 EM. Então, a velocidade da luz em relação ao trem é 3 x 108 m / s.
Se quisermos calcular a velocidade da luz em relação ao homem dentro do trem, diríamos 280 + 3 x 108 = 3,00,000,280 m/s. Mas não é válido. A velocidade da luz em relação ao homem dentro do trem ainda é 3 x 108 conforme a teoria da relatividade de Einstein. Como todas as velocidades são relativas, a velocidade da luz é um valor constante absoluto ou universal, independente do meio e do referencial percorrido..
Portanto, não importa quão rápido o observador esteja se movendo em relação à fonte de luz, a velocidade da luz é a mesma quando qualquer observador a vê. Entendemos que a velocidade relativa é adquirida pela soma das velocidades, mas não pode ultrapassar o valor de c.
Por que as velocidades relativas não podem exceder a velocidade da luz?
A velocidades relativas não pode exceder a velocidade da luz devido à grande necessidade de energia.
Os objetos que interagem devem manter grandes massas para se moverem em uma velocidade maior. Quanto maior é um objeto, mais rápido ele viaja. No entanto, os objetos exigem uma quantidade infinita de energia para exceder suas velocidades relativas à velocidade da luz, o que praticamente não acontece para objetos de massa diferente de zero.
Einstein desenvolveu o equivalência massa-energia que prevê a quantidade de energia necessária para mover um objeto com massa diferente de zero. E = m2. A fórmula nos revela que as quantidades de energia e massa são interconversíveis. Isso significa que a massa pode ser transformada em energia e vice-versa. A equivalência massa-energia define a taxa de troca entre energia e massa.
As ondas EM descarregam como uma grande quantidade de energia no processo de conversão de energia. As ondas de luz compreendem apenas prótons que têm massa de repouso zero. Na fórmula de equivalência massa-energia, a pequena massa das ondas de luz é convertida na energia mais alta possível para viajar na velocidade mais alta possível.
As velocidades relativas podem exceder a velocidade da luz somente se;
- A distância entre eles é zero.
- O tempo necessário para viajar é infinito.
- Nenhum tipo de força de contato ou sem contato está agindo em ambos, então sua aceleração é zero.
- E suas massas são infinitas.
Portanto, o objeto com massas infinitas não é prático na vida real. Por isso não objetos ou suas velocidades relativas não pode exceder o valor da velocidade da luz.
Alguma coisa pode ir mais rápido que a velocidade da luz?
Um objeto com massa zero pode ir mais rápido e até atingir o valor da velocidade da luz, mas nunca ultrapassá-lo.
A Grande Colisor de Hádrons (LHC) é o acelerador de partículas que atingiu a velocidade da luz de 99.99% em relação a outro grupo de prótons. Mas para ir mais rápido que o valor c, a energia necessária é maior que a energia consumida por toda a cidade.
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