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Teoria da Relatividade Especial ou Restrita

Lista de 10 exercícios de Física com gabarito sobre o tema Teoria da Relatividade Restrita com questões de Vestibulares.

Confira as videoaulas, teoria e questões sobre: Teoria da Relatividade Restrita.





01. (UFRGS) Considere as afirmações abaixo, acerca da Teoria da Relatividade Restrita.

I - O tempo não é absoluto, uma vez que eventos simultâneos em um referencial inercial podem não ser simultâneos se observados a partir de outro referencial inercial.

II - Segundo a lei relativística de adição de velocidades, a soma das velocidades de dois corpos materiais nunca resulta em uma velocidade acima da velocidade da luz.

III- As leis da natureza não são as mesmas em todos os sistemas de referência que se movimentam com velocidade uniforme.

Quais estão corretas?

  1. Apenas I.
  2. Apenas II.
  3. Apenas I e lI.
  4. Apenas II e III.
  5. I, II e III.

02. (FATEC) Na Teoria da Relatividade Restrita de Einstein, dois conceitos estudados referem-se ao fato de que, ao considerar um objeto propagando-se à velocidade da luz, podemos verificar

  1. a dilatação do tempo e a dilatação do comprimento.
  2. a contração do tempo e a dilatação do comprimento.
  3. a dilatação do tempo e a contração do comprimento.
  4. a dilatação do tempo sem contração do comprimento.
  5. a contração do tempo sem contração do comprimento.

03. (FCMSJF) Segundo a teoria da relatividade restrita, podemos afirmar que o tempo não é absoluto e depende do referencial do observador; isso gera o chamado paradoxo dos gêmeos. Pondere sobre o seguinte fato: irmãs gêmeas se separam. Enquanto uma espera em repouso, a outra faz uma viagem em velocidade próxima à velocidade da luz, na qual ocorrerão eventos que não são observados em condições ordinárias. Ao voltar, a viajante perceberá que a irmã que ficou em repouso estará mais velha, em comparação a ela, que fez a viagem. Agora, marque a alternativa correta.

  1. Essa teoria não foi comprovada experimentalmente, apesar de seu arcabouço teórico.
  2. Essencialmente, devem ocorrer eventos em diferentes referenciais de tempo e espaço.
  3. A falta de atrito no espaço reduz o desgaste físico produzindo diferença na idade biológica
  4. Grandes velocidades interferem no tempo que é relativo, mas não no espaço absoluto.

04. (UNIOESTE) Uma excelente ilustração da virtude da ciência fundamental e prova da utilidade de teorias antes consideradas exóticas é a aplicação da Teoria da Relatividade de Einstein ao Sistema de Posicionamento Global, conhecido pelas iniciais GPS (Global Positioning System). Sem as correções introduzidas pela teoria da relatividade na medição do tempo, não seria possível definir com precisão a localização dos aviões, barcos ou automóveis que dispõem de um receptor GPS. Com relação à Teoria da Relatividade Especial ou Restrita assinale a alternativa INCORRETA:

  1. A relatividade da noção de simultaneidade deriva do fato de que a velocidade da luz no vácuo independe do sistema referencial inercial em relação ao qual ela é medida.
  2. A velocidade da luz no vácuo tem o mesmo valor c em todos os referenciais inerciais, independentemente da velocidade do observador ou da velocidade da fonte que a emite. Nenhuma partícula pode se mover com uma velocidade maior do que a da luz no vácuo.
  3. As leis da Física são as mesmas para todos os observadores situados em diferentes referenciais.
  4. O comprimento próprio de um corpo é definido como a distância no espaço entre os pontos extremos do corpo, medida por um observador em repouso em relação ao corpo. O comprimento próprio do corpo é máximo, quando medido em repouso em relação ao observador.
  5. A energia de um corpo (E) e seu equivalente em massa (m) estão matematicamente relacionados pela equação E=m.c2, onde c é a velocidade da luz no vácuo. Isto significa que, ao aquecer uma esfera de ferro de 1,0 kg, inicialmente à temperatura de 10,0 ºC e alcançando a temperatura de 90,0 ºC, obtém-se um aumento da massa da esfera.

05. (UFSM) Após assistir a um documentário de TV falando da Teoria da Relatividade Restrita, Murilo ficou bastante interessado em aprender mais sobre o assunto. Ele pediu a seu irmão, que havia lido bastante a respeito, que lhe desse mais explicações sobre o tema. As três afirmações a seguir chamaram atenção de Murilo.

I → As leis da Física são invariantes em quaisquer referenciais inerciais.

II → A velocidade da luz no vácuo tem o mesmo valor para qualquer observador, independentemente do movimento relativo entre a fonte de luz e o observador.

III → Dois eventos que ocorrem simultaneamente, quando percebidos por um observador A, não serão simultâneos quando percebidos por um observador B, que se move em relação a A.

Qual(is) observação(ões) do irmão de Murilo está( ão) correta(s)?

  1. Apenas I.
  2. Apenas II.
  3. Apenas I e III.
  4. Apenas II e III.
  5. I, II e III.

06. (UPF) Em relação à teoria da relatividade restrita, formulada por Einstein, é correto afirmar:

  1. Estuda os fenômenos relativos a referenciais inerciais.
  2. As leis da Física são diferentes quando mudamos de um referencial inercial para outro.
  3. Em um sistema de referência inercial, a velocidade da luz, medida no vácuo, depende da velocidade com a qual se move o observador.
  4. O tempo é uma grandeza absoluta.
  5. Os referenciais inerciais são referenciais que se movem, uns em relação aos outros, com velocidade variável.

07. (UFG) A teoria da relatividade elaborada por Albert Einstein (1879-1950), no ínicio do século XX, abalou profundamente os alicerces da Física clássica, que já estava bem estabelecida e testada. Por questionar os conceitos canônicos da ciência e do senso comum até então, ela tornou-se uma das teorias cientificas mais populares de todos os tempos.

Que situação física, prevista pela relatividade restrita de Einstein, também está em conformidade com a Física clássica?

  1. A invariância do tempo em referenciais inerciais.
  2. A contração do espaço.
  3. A invariância da velocidade da luz.
  4. A diferença entre massa inercial e gravitacional.
  5. A conservação da quantidade de movimento.

08. (UDESC) Com base na teoria da relatividade restrita, proposta por Albert Einstein, é correto afirmar que:

  1. as leis da Física não são as mesmas para quaisquer observadores situados em referenciais inerciais.
  2. independentemente da velocidade da fonte luminosa ou do referencial, a velocidade de propagação da luz no vácuo é constante e igual a c = 3x108 m/s. Portanto, conclui-se que a velocidade da luz é constante e igual a c em qualquer meio de propagação.
  3. pelo princípio da simultaneidade conclui-se que dois observadores em movimento relativo farão observações contraditórias sobre um mesmo evento. Isso implica que um deles sempre estará errado e que se deve eleger, inicialmente, um referencial absoluto.
  4. a velocidade da luz no vácuo é uma velocidade limite, não podendo ser superada por nenhuma entidade capaz de transportar energia ou informação.
  5. para descrever os eventos relativísticos um observador deverá utilizar sempre quatro coordenadas, duas espaciais e duas temporais.

09. (UFRGS) Os múons cósmicos são partículas de altas energias, criadas na alta atmosfera terrestre. A velocidade de alguns desses múons (v) é próxima da velocidade da luz (c = 3 · 108 m/s), tal que v2 = 0,998 · c2, e seu tempo de vida em referencial em repouso é aproximadamente t0 = 2 · 10–6 s. Pelas leis da mecânica clássica, com esse tempo de vida tão curto, nenhum múon poderia chegar ao solo, no entanto eles são detectados na Terra. Pelos postulados da relatividade restrita, o tempo de vida do múon em um referencial terrestre (t) e o tempo (t0) são relacionados pelo fator relativístico

Para um observador terrestre, a distância que o múon pode percorrer antes de se desintegrar é, aproximadamente, de:

  1. 6,0 · 10² m
  2. 6,0 · 10³ m
  3. 13,5 · 10³ m
  4. 17,5 · 10³ m
  5. 27,0 · 10³ m

10. (UEPB-PB) A relatividade proposta por Galileu e Newton na Física Clássica é reinterpretada pela Teoria da Relatividade Restrita, proposta por Albert Einstein (1879-1955) em 1905, que é revolucionária porque mudou as idéias sobre o espaço e o tempo, uma vez que a anterior era aplicada somente a referenciais inerciais. Em 1915, Einstein propôs a Teoria Geral da Relatividade válida para todos os referenciais (inerciais e não inerciais).

Ainda acerca do assunto tratado no texto, resolva a seguinte situação-problema: Considere uma situação “fictícia”, que se configura como uma exemplificação da relatividade do tempo.

Um grupo de astronautas decide viajar numa nave espacial, ficando em missão durante seis anos, medidos no relógio da nave.

Quando retornam a Terra, verifica-se que aqui se passaram alguns anos.

Considerando que c é a velocidade da luz no vácuo e que a velocidade média da nave é 0,8c, é correto afirmar que, ao retornarem a Terra, se passaram:

  1. 20 anos
  2. 10 anos
  3. 30 anos
  4. 12 anos
  5. 6 anos

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