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Princípio da Equivalência

1907
  • Albert Einstein
Modern laboratory demonstrating the equivalence principle with a free-falling object in a vacuum chamber.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

O princípio da equivalência é um dos pilares da relatividade geral. Ele postula que os efeitos de um campo gravitacional uniforme são indistinguíveis dos efeitos de uma aceleração uniforme. Isso significa que um observador em um elevador sem janelas, em queda livre, experimenta a ausência de peso, assim como um observador no espaço profundo, longe de qualquer fonte gravitacional, formando a base conceitual da gravidade como um fenômeno geométrico.

O princípio da equivalência existe em diversas versões. O princípio da equivalência fraca afirma que a trajetória de uma massa pontual em um campo gravitacional depende apenas de sua posição e velocidade iniciais, e não de sua composição. Esta é a versão moderna da observação de Galileu de que todos os objetos caem à mesma taxa. O princípio da equivalência de Einstein amplia essa ideia, afirmando que o resultado de qualquer experimento local não gravitacional em um referencial em queda livre é independente da velocidade e da localização desse referencial no espaço-tempo. Finalmente, o princípio da equivalência forte inclui os próprios experimentos gravitacionais, postulando que o movimento gravitacional de um pequeno corpo de teste depende apenas de sua posição e velocidade iniciais, e não de sua constituição.

Este princípio foi a descoberta crucial de Einstein que uniu a relatividade especial e a geral. Permitiu-lhe generalizar o princípio da relatividade para incluir referenciais acelerados, que ele então equiparou aos campos gravitacionais. O famoso experimento mental de um observador em um elevador ilustra isso: se o elevador estiver acelerando para cima no espaço vazio, o observador sente uma força descendente idêntica à gravidade. Por outro lado, se o elevador estiver em queda livre, tudo dentro dele fica sem peso. Essa equivalência implica que a gravidade não é uma força que se propaga pelo espaço, mas uma manifestação da curvatura do espaço-tempo. As trajetórias que os objetos seguem sob a ação da gravidade não são devidas a uma força, mas sim aos caminhos mais retos possíveis (geodésicas) através de um espaço-tempo curvo, uma ruptura radical com o conceito newtoniano.

UNESCO Nomenclature: 2211
Relatividade

Tipo

Sistema abstrato

Interrupção

Revolucionário

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Experimentos de Galileu sobre corpos em queda
  • Newton’s law of universal gravitation (and the implicit equality of inertial and gravitational mass)
  • Relatividade especial

Aplicações

  • fundamentos para a interpretação geométrica da gravidade
  • fundamenta toda a teoria da relatividade geral
  • informa o projeto de sistemas de navegação inercial
  • Usado no treinamento de astronautas para a ausência de gravidade.

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

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Relacionado a: princípio da equivalência, relatividade geral, gravidade, aceleração, espaço-tempo, massa inercial, massa gravitacional, queda livre.

Contexto histórico

Princípio da Equivalência

1900
1902
1902
1907
1909
1910
1911-04-08
1900
1900-12-14
1902
1904
1907
1909
1910
1912

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

Princípios relacionados à invenção, inovação e tecnologia

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