Contração de comprimento: um foguete relativístico

1 · Prever

Um foguete de 10 metros passa por você em alta velocidade. Você mede seu comprimento como exatamente 10 metros, maior ou menor que isso?

• Os mesmos 10 metros — o comprimento não depende do movimento relativo.
• Mais longo que 10 metros.
• Mais curto - o comprimento de um objeto ao longo de sua direção de movimento parece contraído para um observador por quem ele está passando.

2 · Preparar

1. Abra a predefinição length-contraction-rocket e pressione Redefinir. O comprimento próprio do foguete (referencial de repouso) é fixado em 10 m; sua velocidade é β = 0.9.
2. Habilite o fator de Lorentz e as leituras de comprimento contraído.
3. Defina a velocidade do foguete para cada tentativa e registre seu comprimento contraído medido a partir do seu quadro (estacionário).

3 · Coletar Dados

Plote o comprimento contraído L (eixo y) em relação a β (eixo x) para suas três tentativas. Cai drasticamente à medida que β se aproxima de 1?

4 · Analisar

1. Para uma tentativa, calcule γ = 1/√(1 − β²), então L = L_proper/γ usando o comprimento próprio de 10 m. Compare ambos com a tabela.
2. Explique por que a contração do comprimento afeta apenas a dimensão AO LONGO da direção do movimento - a largura e a altura de um foguete (perpendicular à sua velocidade) permanecem inalteradas, apenas seu comprimento diminui.

5 · Aprofundar

1. Assim como a dilatação do tempo, a contração do comprimento é simétrica: a partir do próprio referencial do piloto do foguete, é a Terra (e tudo o que nela há) que parece contraída ao longo da direção do movimento relativo, enquanto o próprio foguete mede seu comprimento normal 10 m. Explique por que isso não é uma contradição.
2. O foguete deste experimento movendo-se em β = 0.9 tem γ ≈ 2.29 - o que significa que seu comprimento é comprimido por esse fator E, se carregasse um relógio, esse relógio funcionaria correspondentemente lento (dilatação do tempo) pelo mesmo fator. Explique por que a dilatação do tempo e a contração do comprimento são na verdade duas faces da mesma geometria do espaço-tempo subjacente.

A física por trás deste experimento

← Voltar para o experimento

138 folhas de laboratório de física gratuitas para imprimir