Departamento: FÍSICA

Setor: CIÊNCIAS EXATAS

Disciplina: RELATIVIDADE Código: CF089

Natureza: ( ) Anual ( X ) Semestral

Carga Horária: Teóricas ( 60 ) Práticas ( 00 ) Total ( 60 )Créd: ( 04 )

Pré-requisito: Física Básica II e Cálculo Diferencial e Integral II.

Co-requisito: Não há.

EMENTA: (unidades didáticas)

Teoria: Os conceitos de espaço e tempo e a dinâmica newtoniana o princípio da relatividade de Galileu; relatividade no esquema Galileu-Newton; experiências críticas; transformações de Lorentz-Einsten; medidas de comprimento e intervalo de tempo; cinemática relativística; dinâmica relativística; noções de Realtividade geral.

Aplicações: Equivalência entre massa e energia; reações termonucleares; efeito Doppler eletromagnético; aberração estrelar; coeficiente de arrasto; relatividade e eletricidade; colisões e leis de conservação; partículas com massa própria nula; absorvação e emissão de fótons; efeito Compton; efeito Mossbauer; ondas de Broglie; foguete de fótons; decaimento de partículas elementares.

Validade: a partir do ano letivo de: a partir de 2001.

Professor(a): Mauro Gomes Rodbard

Chefe do Departamento: Prof. Ireno Denicoló

Aprovado pelo CEP - Resolução: nº 84/01-CEPE

Pró-Reitor de Graduação: Prof. José Ederaldo Queiroz Telles

Disciplina: Relatividade Código: CF089

Professor responsável: Jair Lucinda.

Os conceitos de espaço e tempo e a dinâmica newtoniana: nas mãos de Newton a mecânica foi fundamentada nos conceitos de espaço e tempo absolutos.

Relatividade de Galileu: referências inerciais; o princípio de relatividade.

Relatividade no esquema Galileu-Newton: grandezas realativas e invariantes newtonianos; transformação da dinâmica de Newton.

Experiências críticas: experiências para se detectar efeitos que poderiam ser causados pelo éter luminífero; experiências sobre a propaganda da luz.

Transformações de Lorentz-Einsten: relatividade de acordo com Einstein e a universalidade da velocidade da luz; relatividade e simultaneidade; transformações de coordenadas espaço-tempo. Diagramas de Minkowski; um invariante do espaço-tempo.

Medidas de comprimento e intervalo de tempo: observadores; pontos eventos e suas transformações; medidas de tempo; a contratação de Lorentz; dilatação do tempo; observação da dilatação do tempo com rasio cósmicos (mésons); intervalo espaço-tempo e causalidade.

Cinemática relativística: transformações de velocidades; radiações de fontes em movimento rápido; movimentos acelerados; o problema dos gêmeos.

Dinâmica relativística: leis de conservação; um invariante energia-momentum; transformação de Lorentz-Einstein para ação de Lorentz-Einstein para energia e momentum; quadrivetores e tensor métrico; força na mecânica relativística; transformação geral de forças, ação e reação.

Noções de Relatividade geral: o princípio da equivalência; efeito do campo gravitacional sobre a medida de tempo; o “shift” de freqüência gravitacional; a curvatura do espaço-tempo.

Equivalência entre massa e energia: a “caixa” de Einstein e a equivalência entre massa e energia.

Reações termonucleares: cálculo do decréscimo da massa do Sol; energia liberada na conversão de hidrogênio (1H) em hélio (4He).

Efeito Doppler eletromagnético: interpretação cinemática; interpretação dinâmica; evidências de um universo em expansão.

Aberração estrelar: relação entre as direções de um dado movimento retilíneo descritas a partir de referências diferentes.

Coeficiente de arrasto: efeito da passagem da luz em um meio que se move com a velocidade v paralela à direção de propagação da onda luminosa.

Relatividade e eletricidade: lei de Coulomb; a força magnética sobre uma carga em movimento; a transformação da lei de Coulomb; a força sobre uma carga teste estacionária; a força sobre uma carga teste em movimento; o campo magnético e a relatividade.

Colisões e leis de conservação: colisão elástica; colisão inelástica.

Partículas com massa própria nula: podemos tratar a propagação da luz como um caso limite do movimento de uma partícula material?

Absorvação e emissão de fótons: restrições na possibilidade dos átomos e núcleos atômicos reabsorverem suas próprias radiações características.

Efeito Compton: a natureza corpuscular da luz.

Efeito Mossbauer: a absorção do recuo dos átomos pela rede cristalina.

Ondas de Broglie: partícula livre.

Foguete de fótons: a idéia de se usar a radiação eletromagnética como propulsora de foguetes espaciais.

Partículas elementares: criação e aniquilação de partículas; decaimento de partículas elementares; análise magnética de partículas.

Objetivos (competência do aluno): capacitar o aluno a compreender os fenômenos físicos que requerem um conhecimeto sólido de relatividade especial e noções de relatividade geral; aplicar os conhecimentos de relatividade nos processos de interação da radiação com a transformação da matéria em energia.

1- J. Lucinda, Notas de aula sobre Relatividade Especial e Suas Aplicações, (Departamento de Físdica, UFPR, Curitiba, Pr, 1999).

2- A. P. French, Special Relativity, (W.W. Norton & Company, NY, 1968).

3- G. Stephenson & C. W. Kilmister, Special Relativity for Physicists, (Longmans, Green and Co, NY, 1958).

4- E. F. Taylor & J. A. Wheeler, Spacetime Physics, (W. H. Freeman and Company, NY, 1966).

Procedimentos Didáticos: aulas expositivas sobre a teoria e resolução de exercícios; listas de exercícios para solidificar o conteúdo tratado em sala de aula.

Avaliação: mínimo duas no semestre.

Professor reponsável: Jair Lucinda

Chefe do Departamento: Prof. Ireno Denicoló

Coordenador do Curso: Profª Sílvia Helena Soares Schwab