Questões de Relatividade Restrita

O efeito Doppler relativístico (mudança na frequência da luz percebida devido ao movimento relativo entre fonte e observador) apresenta uma diferença fundamental em relação ao efeito Doppler clássico do som: na relatividade restrita, existe também um efeito Doppler chamado "transversal", que ocorre:

1. Amesmo quando a fonte se move perpendicularmente à linha de visada, devido apenas à dilatação temporal
2. Bapenas quando a fonte se aproxima diretamente do observador
3. Capenas quando a fonte se afasta diretamente do observador
4. Dsomente para ondas sonoras, nunca para a luz
5. Eapenas em velocidades muito menores que a velocidade do som

No célebre "paradoxo dos gêmeos", um dos gêmeos viaja pelo espaço em uma nave a velocidade próxima à da luz e depois retorna à Terra, enquanto o outro gêmeo permanece na Terra. Ao se reencontrarem, o resultado previsto pela relatividade restrita é que o gêmeo que viajou:

1. Aterá envelhecido mais que o gêmeo que ficou na Terra
2. Bterá envelhecido menos que o gêmeo que ficou na Terra
3. Cterá exatamente a mesma idade que o gêmeo que ficou na Terra
4. Dnão poderá ser comparado, pois o paradoxo prova que a relatividade está errada
5. Eterá parado de envelhecer completamente

Segundo a fórmula relativística de composição de velocidades, se um objeto se move com velocidade v1 em relação a um referencial que, por sua vez, se move com velocidade v2 em relação a um terceiro referencial (ambas as velocidades na mesma direção), a velocidade resultante do objeto em relação ao terceiro referencial:

1. Anunca pode ultrapassar a velocidade da luz c, mesmo que v1 e v2 sejam próximas de c
2. Bé sempre igual à soma simples v1 + v2, como na mecânica clássica
3. Cpode ultrapassar c se v1 e v2 forem suficientemente grandes
4. Dé sempre igual a c, independentemente de v1 e v2
5. Enão pode ser calculada pela relatividade restrita

À medida que a velocidade de uma partícula com massa se aproxima da velocidade da luz, sua energia cinética relativística:

1. Adiminui até zero
2. Bpermanece constante, igual à energia de repouso
3. Ccresce sem limite, tendendo ao infinito
4. Dse torna negativa
5. Eé sempre igual a mc², independente da velocidade

Segundo a relatividade restrita, nenhuma partícula com massa pode:

1. Ase mover com velocidade constante
2. Batingir ou ultrapassar a velocidade da luz no vácuo
3. Cter energia cinética
4. Dinteragir com campos eletromagnéticos
5. Ese mover em linha reta

O "paradoxo dos gêmeos" é chamado de paradoxo porque, à primeira vista, cada gêmeo poderia achar que é o OUTRO quem está se movendo (e portanto envelhecendo mais devagar). A resolução desse aparente paradoxo está no fato de que:

1. Aa relatividade restrita realmente contém uma contradição lógica, nunca resolvida
2. Ba situação não é simétrica: apenas o gêmeo viajante precisa acelerar e mudar de referencial inercial (na partida, no retorno e ao inverter o sentido da viagem), o que quebra a simetria entre os dois pontos de vista
3. Co gêmeo que fica na Terra também viaja a uma nave, tornando a situação simétrica
4. Do paradoxo só existe em teoria, mas nunca foi de fato analisado matematicamente
5. Eo tempo simplesmente não se aplica a um dos gêmeos

Duas naves se afastam uma da outra, cada uma se movendo a 0,5c em relação a um observador fixo na Terra, em direções opostas. Usando a fórmula relativística de composição de velocidades, u = (v1+v2)/(1+v1v2/c²), qual é a velocidade de uma nave em relação à outra?

1. A0,8c
2. B1,0c
3. C0,5c
4. D0,25c
5. E1,25c

A previsão da dilatação temporal (incluindo efeitos análogos ao "paradoxo dos gêmeos") já foi testada experimentalmente, por exemplo, no experimento de Hafele-Keating (1971), em que:

1. Arelógios atômicos foram levados em voos ao redor do mundo e, ao serem comparados com relógios que permaneceram no solo, mostraram diferenças de tempo mensuráveis, compatíveis com as previsões da relatividade
2. Bnenhuma diferença de tempo foi detectada, refutando a teoria da relatividade
3. Co experimento comprovou apenas efeitos da relatividade geral, e não da relatividade restrita
4. Dfoi realizado exclusivamente com partículas subatômicas, não com relógios macroscópicos
5. Eprovou que o tempo é absoluto, contrariando Einstein

Uma eventual viagem interestelar tripulada, com uma nave se aproximando (mas nunca atingindo) da velocidade da luz, enfrentaria, do ponto de vista da física, principalmente qual limitação fundamental?

1. Aa impossibilidade de qualquer aceleração, mesmo pequena
2. Ba necessidade de quantidades cada vez maiores de energia para aumentar ainda mais a velocidade, conforme ela se aproxima de c
3. Ca inexistência de combustíveis suficientemente leves
4. Do fato de que o tempo pararia completamente para os tripulantes, impedindo a viagem
5. Ea impossibilidade de qualquer comunicação por rádio durante a viagem

É possível que uma partícula com massa se mova, dentro de um meio material (como a água), mais rápido do que a luz se propaga NESSE MESMO MEIO — mas isso não viola a relatividade restrita, pois:

1. Aa relatividade restrita não vale dentro de meios materiais
2. Ba velocidade-limite universal continua sendo a velocidade da luz NO VÁCUO (c), que é maior que a velocidade da luz dentro do meio material, e a partícula continua mais lenta que c
3. Cpartículas com massa podem, nesse caso, ultrapassar até mesmo c no vácuo
4. Disso comprova que a velocidade da luz não é realmente constante
5. Eesse fenômeno nunca foi observado experimentalmente

Uma partícula de massa de repouso m se move com velocidade 0,6c em relação a um referencial inercial, com fator de Lorentz γ = 1,25. Qual é o momento relativístico dessa partícula, expresso em termos de m e c (usando p = γmv)?

1. Ap = 0,75mc
2. Bp = 0,6mc
3. Cp = 1,25mc
4. Dp = 0,48mc
5. Ep = mc

A relatividade restrita, apesar de seu sucesso, é limitada a referenciais inerciais (sem aceleração) e não incorpora a gravidade. Foi justamente para superar essa limitação que Einstein desenvolveu, entre 1907 e 1915, uma teoria mais geral. O que motivou essa extensão foi, principalmente, a busca por uma teoria que:

1. Adescrevesse a gravidade e fosse válida também em referenciais acelerados (não apenas inerciais)
2. Bexplicasse a dilatação temporal em referenciais inerciais, algo que a relatividade restrita já não conseguia
3. Celiminasse por completo o conceito de espaço-tempo
4. Dsubstituísse a equação E = mc² por uma nova relação entre massa e energia
5. Erestringisse ainda mais a relatividade restrita a velocidades baixas