Domingo, 16 de março de 2016.

As ondas gravitacionais de Einstein.

O movimento de queda dos corpos em direção à superfície da Terra ocorre naturalmente, isto é, eles se dão sem que esses corpos sejam "empurrados" na direção do chão. Desde a antiguidade isto despertou nos estudiosos grande interesse.

Até o final da idade média, a teoria dominante era a de que esses corpos possuiam uma "qualidade interna" que os impelia na direção da superfície da Terra. Essa mesma teoria, devida a Aristóteles, concebia o espaço como o "lugar que os corpos ocupavam". Nessa concepção não poderia existir espaço vazio.

Como resultado do trabalho de Newton, Galileu e muitos outros físicos o movimento de queda que mencionamos acima foi generalizado para todos os corpos. Ele passou a ser entendido como uma força de atração entre os corpos que possuem massa. Portanto, o movimento de uma maçã que cai do galho da árvore e a órbita dos planetas passam a ter a mesma explicação.

Essa força atrativa, segundo essa teoria, é do tipo "força ação a distância", ou seja, não é necessário contato físico entre os corpos para ela atuar. O espaço, por sua vez, é entendido como uma espécie de palco dentro do qual a matéria atua.

Nas primeiras décadas do século XX, com o aparecimento da Teoria da relatividade, as idéias da gravitação como uma "força" e a de espaço como uma "palco para a matéria" são abandonadas. Os conceitos de espaço e tempo se unem e passam a ser entendidos como uma só entidade, o espaço-tempo. A gravitação passa a ser compreendida como uma pertubação desse espaço-tempo. Nessa teoria "a massa perturba o espaço-tempo e este, por sua vez, dirige o movimento da matéria".

Nesse termos, é natural pensar que assim como o choque de uma pedra contra a superfície de uma poça d'água cria uma pertubação que espalha a energia desse choque na forma de ondas na superfície da água, o movimento de um corpo deve também pertubar o espaço-tempo criando ondas gravitacionais que espalham a energia.

Infelizmente a intensidade dessas ondas é muito fraca, pois a gravitação é a menos intensa das interações fundamentais. Além disso, como nós estamos imersos no espaço-tempo, qualquer régua que usarmos para medir o "encurtamento" e o "esticar" do espaço provocado pela passagem da onda vai vibrar junto com a onda. Isto impossibilita a medição. De todo jeito esse "esticamento" do espaço é muito pequeno. Na verdade, é um comprimento menor que o diâmetro de um prótom. Veja a imagem do topo da página.

Segundo Einstein, o único tipo de régua adequado para medir essas pequenas variações de comprimento é uma régua feita de luz. Veja como isto foi feito no vídeo abaixo.




Após décads de pesquisas, os físicos finalmente mediram essas ondas de gravitação. As ondas gravitacionais foram detectadas pelo laboratório americano LIGO. Elas tiveram origem na colisão de dois buracos negros situados na zona central da Via Láctea. Essas ondas estão na faixa de frequência das ondas sonoras. Assim, os cientistas converteram as ondas detectadas nos laboratórios de Hamford e Livingston em som. Observe o resultado no vídeo a seguir.



Com a confirmação dessa previsão da teoria da relatividade a ciência passa a contar com um novo e poderoso meio de sondar o universo. Explicando melhor: pense numa aranha. Ela estende sua teia e permanece em vigília num dos cantos dessa teia a espera de um inseto. O inseto, ao ficar preso, faz vibrar os fios da teia. A aranha detecta essa vibração e com esta informação é capaz de localizar o animal.

Essa descoberta dá à ciência uma nova maneira de sondar o universo. Agora, como a aranha, somos capazes de detectar as vibrações da teia do próprio espaço-tempo e, em consequência, nos tormanos capazes de localizar e estudar os eventos misteriosos que dão origem a elas.






A discussão com os alunos dos eventos que levaram a confirmação das ondas gravitacionais previstas por Eistein, depois de 100 anos de trabalho dos físicos e astronômos, enriquece e motiva o ensino da teoria da gravitação universal de Newton realizado na primeira série do ensino médio.

Mais interessante o ensino desse tópico se tornaria se o professor destacasse a evolução das idéias sobre o assunto desde as teorias adotadas na antiguidade até aquelas adotadas atualmente.






Produção do vídeo: PHD TV, site sobre ciências e exploração. Veja também o canal do site no YouTube aqui.

Tomamos conhecimento do vídeo apresentado neste post pelo site de Larry Ferlazzo. Consulte a página aqui.



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