Leis da eletrodinâmica e o principio da relatividade

Essência da teoria da relatividade.

O desenvolvimento da eletrodinâmica levou à revisão das noções de espaço e tempo.

De acordo com as noções clássicas de espaço e tempo, consideradas inabaláveis ao longo dos séculos, o movimento não exerce nenhuma influência no tempo (o tempo é absoluto), e as medidas lineares de qualquer corpo não dependem do fato de o corpo estar em movimento ou não (o comprimento é absoluto) .

A teoria da relatividade especial de Einstein é um novo estudo do espaço e do tempo, vindo substituir as noções antigas (clássicas).

O princípio da relatividade na mecânica e na eletrodinâmica.

Depois de Maxwell, na segunda metade do séc. XIX, ter formulado as leis fundamentais da eletrodinâmica, surgiu a seguinte questão: será que o princípio da relatividade, verdadeiro para os fenômenos mecânicos, se estende aos fenômenos electromagnéticos? Por outras palavras, decorrerão os processos electromagnéticos (interação da cargas e correntes, propagação das ondas eletromagnéticas, etc.) igualmente em todos os sistemas inerciais? Ou ainda, o movimento uniforme e retilíneo, não influenciando os fenômenos mecânicos, exercerá alguma influência nos processos eletromagnéticos?

Para responder a esta questão era necessário verificar se se modificariam as leis principais da eletrodinâmica na passagem de um sistema inercial para outro ou se, à semelhança das leis de Newton, elas se conservariam. Só no último caso seria possível deixar de duvidar sobre a veracidade do princípio da relatividade nos processos electromagnéticos e considerar este princípio como uma lei geral da Natureza.

A primeira possibilidade consistia em declarar que o princípio da relatividade não se podia aplicar aos fenômenos electromagnéticos. Este ponto de vista foi defendido pelo grande físico holandês G. LORENTZ, fundador da teoria eletrônica. Os fenômenos electromagnéticos eram vistos, desde o tempo de Faraday, como processos que decorriam num meio especial, que penetra em todos os corpos e ocupa todo o espaço - " o éter mundial " . Um sistema inercial parado em relação ao éter é, segundo Lorentz, um sistema privilegiado. Nele, as leis da eletrodinâmica de Maxwell são verdadeiras e têm uma forma mais simples. Só neste sistema a velocidade da luz no vácuo é igual em todas as direções.

A segunda possibilidade consiste em considerar as equações de Maxwell falsas e tentar modificá-las de tal modo que com a passagem de um sistema inercial para outro (de acordo com os habituais conceitos clássicos de espaço e de tempo) não se alterem . Tal tentativa foi feita, em particular, por G.HERTZ. Segundo Hertz, o éter é arrastado totalmente pelos corpos em movimento e por isso os fenômenos electromagnéticos decorrem igualmente, independentemente do fato do corpo estar parado ou em movimento. O princípio da relatividade é verdadeiro.

Finalmente, a terceira possibilidade da resolução das dificuldades consiste na rejeição das noções clássicas sobre o espaço e tempo para que se mantenha o princípio da relatividade e as leis de Maxwell. Este é o caminho mais revolucionário, visto que significa a revisão das mais profundas e importantes noções da física. De acordo com este ponto de vista, não são as equações do campo magnético que estão incorretas, mas sim as leis da mecânica de Newton, as quais estão de acordo com a antiga noção de espaço e tempo. É necessário alterar as leis da mecânica, e não as leis de eletrodinâmica de Maxwell.

Só a terceira possibilidade é que é correta. Einstein desenvolveu-a gradualmente e criou uma nova concepção do espaço e do tempo. As duas primeiras possibilidades vieram a ser rejeitadas pela experiência.

Quando Hertz tentou mudar as leis da eletrodinâmica de Maxwell verificou-se que as novas equações não podiam explicar muitos fatos observados. Assim, de acordo com a teoria de Hertz, a água em movimento deverá arrastar completamente consigo a luz que se propaga nela, visto que ela arrasta o éter, onde a luz se propaga. A experiência mostrou que na realidade isso não se passava.

Retirado do site:www.algosobre.com.br

Postado por:Ederson Borsoi.

eletrodinâmica

Eletrodinâmica é a parte da física que estuda a energia elétrica em movimento.
Como sabemos, a energia elétrica é muito importante para o mundo de hoje. Sem ela, você não poderia estar visualizando esta página na internet nem acender lâmpadas ou televisores.
Para começar a estudar essa matéria, é necessário saber algumas coisas estudadas em química. Os átomos são formados por prótons, nêutrons e elétrons. Os elétrons podem estar “presos” ao núcleo, ou seja, não estão livres e não podem se mover livremente. Os elétrons livres é que farão o transporte da energia elétrica (corrente elétrica). Por isso dividimos as substâncias químicas em condutores e não condutores.

Condutores de eletricidade
Para que um material seja condutor de eletricidade, é preciso que ele tenha elétrons livres para que a energia seja transportada dentro da substância. Exemplos de condutores são os metais (cobre, ouro), etc.

Quando os elétrons viajam entre os átomos de uma substância, eles “esbarram” em outros elétrons e no próprio núcleo, fazendo com que os átomos se agitem mais, causando um aumento de temperatura do material. É por isso que qualquer material que transporte eletricidade, irá esquentar. Essa é uma propriedade chamada resistência elétrica.

Existem também os materiais chamados de Supercondutores, que são substâncias que oferecem pouquíssima resistência à passagem de elétrons. Exemplos deles são materiais cerâmicos, que em temperatura normal, se comportam como isolantes, mas se a temperatura for abaixo de 196º negativos, se tornam condutores.

Isolantes (não condutores)
São os materiais que não possuem elétrons livres, e portanto não conseguem transportar energia elétrica. Exemplos de isolantes são a borracha, plásticos, porcelana, água pura (a água de torneira e a água mineral conduzem eletricidade, mas por causa das impurezas (outros minérios) contidas no líquido).

Teoria que explica a eletricidade pode ter erro

A teoria desenvolvida pela ciência no século 20 para explicar todos os fenômenos elétricos, magnéticos e a forma como a luz interage com a matéria está sendo desafiada. Considerada pelo ganhador do Nobel Richard Feynman a "joia da física", a eletrodinâmica quântica, ou QED, pode acabar se revelando um diamante imperfeito.
A QED é uma das teorias físicas mais bem-sucedidas de todos os tempos. No livro que escreveu sobre o assunto, QED, A Estranha Teoria da Luz e da Matéria, Feynman (que morreu em 1988) afirma que as previsões da teoria jamais tinham sido - ao longo de 50 anos - refutadas por experiências.
O experimento que agora põe a precisão da QED em jogo traz a melhor medição já obtida do raio do próton, uma partícula presente no núcleo de todos os átomos. Se a espessura de um fio de cabelo se mede em micrômetros - ou milionésimos de metro -, o raio de próton é apenas uma fração de femtômetro. Há 1 trilhão de femtômetros em 1 milímetro.
O raio do próton apresentado na Nature é da ordem de 0,84 femtômetro. O valor mais aceito até então estava próximo de 0,87. A diferença, embora pareça pequena, fica além das margens de erro estatístico.
Entre os cientistas, a discrepância, com sua sugestão de uma falha na QED, entusiasma e inspira cautela. "Um problema na física da QED é a explicação menos provável, mas de longe a mais interessante", diz o físico Jeff Flowers, do Laboratório Nacional de Física do Reino Unido.
Flowers considera que a causa mais provável da diferença seja um erro. Mas lembra que o artigo apresentado à Nature foi amplamente revisado. "Isso não prova que não haja erro, mas ele com certeza não é óbvio", disse.
Mesmo o principal autor do artigo, Randolf Pohl, do Instituto Max Planck de Óptica Quântica, na Alemanha, não está convencido de que a QED tenha falhado. "Mas estamos muito intrigados", reconhece.
Na prática. O que significaria a QED falhar? Seu sucesso até agora prova que não pode estar muito enganada. Pohl concorda: "Se a QED estiver errada, seria um efeito muito sutil."
Mas Flowers lembra que há casos na história da ciência em que pequenos ajustes teóricos acabaram gerando revoluções. "A Relatividade Geral poderia ter sido apenas uma pequena perturbação da gravidade newtoniana", exemplifica. "No entanto, essa pequena perturbação acabou sendo muito significativa."
A medição do raio do próton foi feita no Instituto Paul-Sherrer, na Suíça. Os pesquisadores substituíram o elétron de um átomo de hidrogênio por uma partícula de maior massa, o múon. Sendo mais pesado, o múon descreve uma órbita muito mais estreita que a do elétron e, por isso, sofre perturbações intensas, provocadas pela maior proximidade do próton.
Medindo essas perturbações, os cientistas deduziram o raio do próton com uma precisão dez vezes maior que a permitida por outros experimentos.
"Os prótons não são partículas pontuais", explica Pohl. "São como uma nuvem difusa; essa nuvem ocupa algum espaço". A medição realizada permite obter o raio médio da nuvem.

Fonte: http://www.estadao.com.br/estadaodehoje/20100708/not_imp578040,0.php

Postado por: Mariana