Os professores Rodrigo Rodrigues Machado, Alexander Carlos Tort e Carlos Augusto Domingues Zarro contam as motivações do trabalho:
O princípio da equivalência: Uma introdução à relatividade geral (acesso livre)
“Acreditamos que este artigo tem grande relevância para professores de ensino médio, dentro do espírito da física na escola e até para física básica. A motivação que há um forte interesse recente em Relatividade Geral, devido aos resultados da detecção de ondas gravitacionais e da observação direta de um buraco negro, que deram dois prêmios Nobel de física nos últimos 6 anos. No ponto de vista de pesquisa em ensino, é uma área nova, praticamente antes de 2015, os trabalhos de ensino de relatividade geral no ensino médio eram praticamente inexistentes. Temos estudado estes assuntos na tese de doutoramento do Rodrigo Machado (licenciado e mestre pelo IF), orientada por mim (Zarro) e pelo Tort.
Este artigo surgiu de uma provocação do Professor Nelson Studart de como nós abordaríamos a Relatividade Geral num primeiro contacto para estudantes de ensino médio. Propusemos um caminho via princípio da equivalência que é abordado naturalmente no Ensino Médio, meio disfarçadamente, com os elevadores acelerados e balanças.
Os recentes resultados acerca da detecção das ondas gravitacionais e a publicação da primeira imagem de um buraco negro reforçam ainda mais a nossa confiança na teoria da relatividade geral (TRG). Uma introdução à relatividade geral pode ter como ponto de partida a discussão sobre a insatisfação de Einstein ao status privilegiado dos referenciais inerciais. Além disso o problema da interação instantânea, embutida na lei da gravitação universal de Newton, conflitava com a teoria da relatividade especial. Em 1907 Einstein apresenta, em suas próprias palavras, a ideia mais feliz da sua vida que é conhecido como princípio da equivalência (PE):
“[…] para um observador que cai em queda livre do telhado de uma casa, pelo menos na sua vizinhança imediata, não há campo gravitacional”.
Dessa forma, podemos estabelecer que para um referencial em queda livre é como se a gravidade desaparecesse sendo este referencial idêntico a um referencial em movimento uniforme no espaço livre. Quando o PE é aplicado a experimentos de mecânica, o mesmo tem como resultado a igualdade entre a massa inercial e a massa gravitacional. Entretanto, quando aplicado a todos os domínios da física, o princípio leva à previsão de novos fenômenos: o desvio para o vermelho gravitacional e a deflexão da luz em um campo gravitacional. Em 1915, Einstein concluiu a sua TRG e estabeleceu as equações que relacionam a geometria do espaço-tempo com a distribuição de matéria e energia. Pouco tempo após a publicação da versão final da TRG, Karl Schwarzschild obteve a primeira solução exata das equações de Einstein. Neste trabalho, destinado a alunos e professores do Ensino Médio, usamos o PE para deduzir a chamada métrica de Schwarzschild e suas consequências.
Cremos que como este artigo começa a preencher um buraco na literatura da ponte entre o ensino médio e relatividade geral, feita num nível maior do que o usualmente feito na difusão científica.”
Texto enviado por Carlos Zarro.
