Velocidade relativa da luz

speed-of-light1

Dentre todas velocidades possíveis, o valor da velocidade da luz em relação qualquer referencial inercial, é o único valor que não permite velocidades relativas. É o que diz o segundo postulado da Relatividade Especial :

A luz tem velocidade invariante igual à c em relação a qualquer sistema de coordenadas inercial.”

Para entender melhor esse postulado, imagine um carro, denotado por carro 1, que viaja à velocidade constante de 80 km/h, e um outro carro, denotado por carro 2, com velocidade constante de 100 km/h, ambos no vácuo ou numa região sem nenhum tipo de atrito, conforme figura abaixo :

carro 1 e carro 2

O carro 2 possui uma velocidade de 20 km/h em relação ao carro 1. Sem perda de generalidade, a esquematização do problema poderia ser feita considerando o carro 1 com velocidade nula, e o carro 2 com velocidade de 20 km/h :

carro 1 carro 2 - etapa 2

Essa generalização é possível devido ao caráter vetorial da velocidade.

Velocidade é uma grandeza física vetorial e obedece às regras do cálculo vetorial.  A velocidade da luz também é um vetor : possui módulo, direção e sentido. Entretanto, a velocidade da luz, por um motivo físico, não obedece às regras de cálculo vetorial, como uma velocidade comum. Por exemplo, se tratássemos o carro 1, como sendo um raio luminoso de velocidade c, a velocidade relativa entre esse raio, e o carro 2, continuaria sendo c! Pela mecânica clássica, esperaríamos uma velocidade relativa como resultado da diferença da velocidade da luz com a velocidade do carro 2. Mas não é isso que ocorre na Relatividade Especial. Um motorista dentro do carro 2, mediria a velocidade do raio luminoso, como sendo c :

luz carro 1Sem perda de generalidade :

luz carro 2

Graças a correção da Relatividade Especial na Mecânica de Newton, que tornou-se possível a construção de aparelhos como GPS, e a melhor coleta de dados de satélites, dentre outros.

As transformações de velocidades entre dois referenciais inerciais, que trazem a invariância da velocidade da luz no vácuo, são dadas pelas Transformações de Lorentz. Falei um pouco sobre essas transformações aqui e também aqui .

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Sobre Douglas Aleodin

Mestre em Física pela Universidade Federal da Bahia.
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Uma resposta para Velocidade relativa da luz

  1. Thiago disse:

    Eu gosto muito do seu blog. Continue escrevendo sempre, pois sempre entro para ler os posts.

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