Relatividade Geral: sistema de referência acelerado

5 de outubro, 2017 às 11:26 | Postado em Gravitação, Mecânica, Relatividade

Caros professores,

Gostaria de resolver uma dúvida sobre a Relatividade Geral. Há alguma diferença nas leis da física entre um referencial em ausência de qualquer tipo de aceleração e um outro em queda livre? Reformulando a pergunta, podemos perceber alguma diferença entre estar em uma nave espacial no meio do nada (onde a gravidade resulta aproximadamente nula) ou estar na órbita terrestre em MCU (dentro de um satélite, por exemplo)? Se existe tal diferença, existiria também algum experimento mecânico que poderíamos realizar para determinar se nos encontramos em um ou em outro, ou essa possível diferença se daria só no comportamento das ondas eletromagnéticas? Obrigado!

1)  Localmente,  não há diferença entre as duas situações, e logo não haveria como distinguir um referencial do outro. Do ponto de vista da Relatividade Geral, os dois referenciais são inerciais. Mais ainda, do ponto de vista da RG, a força da gravidade é uma força fictícia que pode ser eliminada se escolhermos o referencial correto, no caso, um queda-livre e sem movimento de rotação. Esta é a definição de referencial inercial no sentido einsteiniano.

Como comentou o próprio Einstein: “Então ocorreu-me o pensamento mais feliz da minha vida (“glücklichste Gedanken meines Lebens”)… para um observador em queda-livre de um telhado não existe — pelo menos nas suas vizinhanças imediatas — um campo gravitacional. De fato, se o observador deixar cair alguns corpos, estes permanecerão em repouso ou com movimento uniforme, independentemente das suas naturezas químicas ou física (nestas considerações, a resistência do ar é claro ignorada). O observador tem todo o direito de interpretar seu estado como de repouso. “ (Subtlle is the Lord… The Science and the Life of Albert Einstein — Abraham Pais)

2) No entanto, se pensarmos em uma região pequena do espaço–tempo, por exemplo, o interior de uma nave ou estação espacial (por exemplo a ISS) que orbita um planeta, em princípio haveria diferença em razão das forças gravitacionais de maré. O ponto da nave/estação espacial mais próximo do planeta sofre uma atração gravitacional maior do que o ponto mais distante. Essa diferença da origem a uma força dita de maré que no referencial da nave/estação tenderia a “esticar” os corpos. Na literatura este efeito é também chamado de “espaguetificação” em geral ao considerar a queda-livre em direção a um buraco negro. Conceitualmente não há diferença se a queda—livre é direção a um buraco negro, planeta ou estrela, em todos os casos as forças de maré estarão presentes.

Sobre forças de maré na ISS vide:

MICROGRAVIDADE: Forças de maré na Estação Espacial Internacional?

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