Alguém pode me explicar, com muita calma, por que a velocidade da luz tem que ser sempre a mesma?

Question

Dizem que a luz tem sempre a mesma velocidade, não importa a velocidade de quem está olhando. Como chegaram a esta conclusão? Existem experimentos que comprovem isso?

Answer 1

Ok... essa vai ser dureza, mas vamos lá...

Primeiro... àqueles que falaram sobre mudar a velocidade da luz usando meios materiais... O Julius tá se referindo ao fato de um raio de luz no vácuo ter a mesma velocidade, NÃO IMPORTANDO A VELOCIDADE DO OBSERVADOR.

Existem meios materiais super "coesos"... quando se atinge o estado da matéria chamado de Condensado de Bose-Einstein, é possível que a velocidade da luz no meio chegue a ficar tão pequena quanto à um passeio de bicicleta no parque...

Mas vamos voltar ao vácuo.

A melhor explicação para isso eu li no livro "Universo Elegante" do físico Brian Greene. Vou conta-la aqui com minhas próprias palavras.

Galileu foi o primeiro a perceber o que chamamos hoje de "lei da inércia".
Ela diz que "um corpo deve permanecer em repouso ou em movimento retilíneo uniforme até que uma força externa atue sobre ele".

Se lermos nas entrelinhas vamos perceber que ela diz exatamente que "se não houverem forças externas, não é possível para um observador "cego" distinguir entre estar em repouso ou estar em movimento retilíneo uniforme".

Ou seja, se você estive num lugar completamente isolado de imagens ou qualquer outro sinal do mundo exterior, você nunca poderia dizer se está em movimento retilíneo uniforme ou em repouso. Se você pensou "mas a estrada tem irregularidades então eu vou sentir", então lembre-se que as irregularidades causam "forças externas" e eu disse "sem forças externas". Então imagine um caminho perfeitamente liso (ou uma nave no vácuo, se você preferir).

Agora, isso é ótimo! Mas nem Galileu nem Newton (que foi o grande propagador da lei da inércia em sua obra "Princípia") sabiam que a velocidade da luz não era infinita. Eles acreditavam que ela seria muito rápida ou até infinita. Acho até que Galileu deve ter medido a velocidade pelas luas de Júpiter, mas ele não se deu conta de um fato que só ocorreu séculos depois ao Einstem.

Imagine-se num avião. Sem janelas. Nenhum som do exterior pode entrar. Não há turbulências. Enfim... o lugar perfeito para você não saber se está em movimento retilíneo uniforme ou em repouso.

Agora, imagine este avião indo muito rápido... na velocidade da luz! Não importando a velocidade, você ainda está em movimento retilíneo uniforme. Nós, que estamos fora, sabemos disso... mas você la dentro não sabe. Aí, você resolve se levantar e ir até o fim do corredor pegar uma água no frigobar. Você olha para trás (sentido oposto ao movimento do avião) e tcharam! Está tudo escuro! Você não vê o frigobar no fundo do corredor. Como? Por que a luz que saiu dele não chega aos seus olhos já que o avião está na velocidade da luz e assim a luz que em do fundo do corredor, com a mesma velocidade, nunca o alcançará!!

Isso fere o princípio da inércia!!!! Você não deveria ser capaz de saber que está se movendo. Então, a luz deve continuar com a mesma velocidade dentro do avião, não importando a velocidade dele. Assim você nunca vai saber se está se movendo ou não.

Ok, você pergunta: "Onde está o problema?"

Pense no cara que está do lado de fora!!!
Ele está vendo um avião na velocidade da luz e a luz interna na velocidade da luz com relação ao passageiro... ops! Então para alguém de fora a velocidade da luz seria o dobro!

Aí você diz... "tudo bem, e daí? é igual jogar bola dentro de um trem... qual o problema?"

O problema é que, pela nossa lógica, se o passageiro olhar para fora, ele vai ver a luz se movimentando com a velocidade normal com relação ao observador externo. E o observador externo vai ver a luz se movimentando com o dobro da velocidade. Sacaram? Um dos dois vai ser capaz de dizer que um está se movendo e o outro não!

Movimento é relativo. Você só pode se mover com relação à outro objeto. Pela lei da inércia, quando dois observadores de "observam mutuamente", cada um vai achar que o outro está em movimento e ele está em repouso ou o inverso. Mas a luz quebra isso.

Então Einstein disse: não... o único jeito de ninguém nunca saber de quem é o movimento é a luz ter sempre a mesma velocidade, não importa qual do dois esteja vendo.

Entendem? Einstem só fez valer um princípio que já era conhecido por séculos antes dele. É daí que vem o nome "teoria da RELATIVIDADE". Ele só garantiu que o movimento continuava a ser relativo, mesmo com a inclusão da luz na mecânica.

Claro que para isso, a mecânica teve que mudar...
E preço foi alto: Pois se a velocidade da luz vai ser a mesma, então nossos instrumentos de medir velocidade têm que variar de um observador para outro, ou seja, nossas réguas e nossos relógios devem ser diferentes, quando comparados entre dois movimentos relativos.

Experimentos? Sim! Vários. Procure na rede por "decaimento do múon". Neste experimento verificou-se o atraso do tempo com concordância de 95% com a relatividade.

Bom... espero que tenha ficado dentro da sua pergunta. Não queria fugir do tema.

É isso.

Answer 2

Na verdade, a velocidade de luz não é, literalmente, "sempre" constante.

O que se diz é que a velocidade da luz, no vácuo, é sempre constante por não ser possível acelerá-la ou desacelerá-la. Você pode desacelerar um feixe de luz colocando em seu caminho uma placa de vidro, mas logo que o feixe atravessar a placa, ele reassume a velocidade de 300 000 km/s.

Você pode ler sobre Teoria da Relatividade em:
http://paginas.terra.com.br/educacao/labertolo/RELATIVIDADE.htm

Answer 3

Amiga querida... Sou muito paciente, na maioria das vezes.......isso porque, penso, que como diz a frase de uma outra música "Um dia feliz, as vezes, é muito raro"........e geralmente, quem é impaciente ou ansioso, passa pelo raro dia feliz como um trator e só vê depois que já passou. E ecu, definitivamente, não vivo de prazeres passados... Adoro esta canção do Lenine......grande beijo prá ti.

Answer 4

Olá julius:
Vou tentar explicar em linguagens simples para você entender:
o tempo é relativo:
A Teoria Especial da Relatividade de Einstein, publicada em junho de 1905, discordava de uma crença fundamental de cientistas como Isaac Newton - DE QUE A MEDIDA DE TEMPO É UMA CONSTANTE EM TODO O UNIVERSO. As implicações da teoria de Einstein, hoje amplamente aceita, parecem um tanto estranhas. Por exemplo, imagine que você e um amigo sincronizam seus relógios com precisão. Daí seu amigo da volta ao mundo de avião enquanto você fica em casa. Quando ele voltar, o relógio dele estará ligeiramente atrasado em relação ao seu. Da sua perspectiva, o tempo passou mais devagar para seu amigo. Claro que a diferença é infinitesimal em termos de padrôes humanos de velocidade. NO ENTANTO QUANDO ESSA VELOCIDADE SE APROXIMA DA VELOCIDADE DA LUZ, NÃO SÓ O TEMPO PASSA SIGNIFICATIVAMENTE MAIS DEVAGAR, MAS OS OBJETOS TAMBÉM FICAM MENORES E SUA MASSA AUMENTA. OBS: ENTÃO EINSTEIN COM SUA TEORIA AFIRMOU QUE É A VELOCIDADE DA LUZ QUE É
CONSTANTE EM TODO O UNIVERSO, E NÃO O TEMPO.
DESVENDANDO OS MISTÉRIOS DA LUZ:
Os estudos de Einstein, publicados em março de 1905, desvendaram alguns mistérios sobre a natureza da luz. Os cientistas já haviam descoberto que a luz, ao viajar através do espaço, parece se comportar como ondas de água que se movimentam num lago. No entanto, a teoria das ondas não conseguia explicar por que a luz violeta gera uma corrente elétrica quando atinge certos metais, enquanto a luz vermelha não consegue fazer isso. O estudo de Einstein ajudou explicar o chamado efeito FOTOELÉTRICO. Einstein argumentou que ás vezes a luz pode se entendida como consistindo em pequenos pacotes de energia. Mais tarde chamados de FÓTONS. Quando esses fótons têm suficiente nível de enrgia ou cor, podem deslocar elétrons do átomo de alguns metais. Os fótons da luz vermelha são fracos demais para fazer isso. Ivenções modernas tais como tubos de imagem, células de energia solar e fotômetros são todas baseadas na explicação de Einstein do efeito FOTOÉLETRICO. Seu artigo lhe rendou o prêmio Nobel de física, abrindo o caminho para nova área da ciência chamada FÍSICA QUÂNTICA, tornando a base para inúmeras aplicações, tais como a ciência nuclear, a eletrônica e a NANOTECNOLOGIA.

Espero ter ajudado a entender um pouco deste gênio do Einstein.
Abraços,
Melgaço

Answer 5

A velocidade da luz não é sempre a mesma. Ela muda de acordo com a composição química do meio por onde a luz viaja. O valor máximo da velocidade da luz acontece no vácuo, e que aparece nas equações de Einstein representado pela letra "c".

Uma prova de que a velocidade da luz não é constante está no fenômeno da miragem que acontece no asfalto quente, ou da decomposição da luz branca do sol no arco-íris.

Existem várias formas de se medir a velocidade da luz. As medições geralmente medem o tempo que a luz (geralmente laser) leva para percorrer um percurso de comprimento conhecido. Dividindo a distância percorrida pelo tempo medido anteriormente, obtemos a velocidade da luz.

Hoje existem várias provas de que a teoria da relatividade restrita é consistente, que deve ser o que você realmente pergunta. Hoje em dia, por exemplo, os grandes centros de pesquisa de materiais precisam acelerar partículas até velocidades próximas à da luz, fazendo-as colidir com outros materiais para obter materiais sintéticos novos. Para acelerar essas partículas, é necessário calcular a energia necessária, dentre outras grandezas, e é aí que entra na prática a teoria da relatividade restrita.

Para desenvolver a sua teoria, Einstein pressentiu - ele ainda não tinha provas concretas - que a única grandeza na Natureza que não necessitava de um referencial inercial era a velocidade da luz. Isso significa dizer que se você estiver na estrada dirigindo um carro, por exemplo, e medir a velocidade da luz do farol de um carro que vem em sentido contrário ao seu, o valor medido vai ser igual à velocidade da luz que sai do farol do seu próprio carro ou do farol de um carro que ultrapassa o seu carro. A partir dessa idéia, o cientista reescreveu a parte das equações da Física originalmente atribuída à Newton.

Answer 6

Vamos tentar, pq faz tempo que parei de estudar : não existe nada que possa se movimentar acima da velocidade da luz. Isso pq, chegando perto da velocidade da luz, a massa, ou a inércia, tende a valores muito altos de modo a não deixar com que os corpos subam de velocidade. Portanto, a maior velocidade a que um corpo pode chegar é a velocidade da luz.
E, mesmo falando em velocidade relativa entre 2 corpos que viajam à velocidade da luz mas em sentidos contrários, a velocidade relativa será sempre "c", e nunca "2c", onde c é a velocidade da luz.

Answer 7

antes de Einstein, os cientistas tentaram explicar os fenomenos que soh acontecem com a luz, Einstein veio e em vez de procurar uma explicação tentou trabalhar junto a ela. Existe um experimento que se uma pessoa na carroceria de uma caminhonete andando de re atirar uma pedra no mesmo momento e na mesma distancia de uma parede que outra pessoa na rua atirar outra pedra com a mesma massa, a pedra da pessoa que vinha na caminhonete chega primeiro na parede que a outra pelo fato de ter uma velocidade inicial e a outra nao, mas, se ao inves de uma pedra fosse uma lanterna e as duas pessoas acendessem a lanterna ao mesmo tempo, a luz chegaria ao mesmo tempo na parede, ninguem conseguiu explicar porque, Einstein trabalhou usando isso e conseguiu provar que eh impossivel viajar a velocidade da luz, ao maximo proximo a velocidade da luz...A luz viaja sempre aproximadamente a 300.000 km/s....a estrela mais proxima da terra eh o sol depois vem a estrela dalva que fica a 4 anos-luz da Terra, ou seja, a luz que vemos hoje aconteceu há 4 anos...valeu

Answer 8

Não tenho muita certeza não mas acho que se ela diminuir muito a velocidade do som passa por ela.