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Compreendendo os efeitos da dilatação do tempo na física

Compreendendo os efeitos da dilatação do tempo na física

A dilatação do tempo é o fenômeno em que dois objetos se movendo um em relação ao outro (ou mesmo apenas uma intensidade diferente do campo gravitacional um do outro) experimentam diferentes taxas de fluxo de tempo.

Dilatação relativa do tempo da velocidade

A dilatação do tempo observada devido à velocidade relativa decorre de uma relatividade especial. Se dois observadores, Janet e Jim, estão se movendo em direções opostas e, quando passam um pelo outro, notam que o relógio da outra pessoa está correndo mais devagar que o seu. Se Judy estivesse correndo ao lado de Janet na mesma velocidade na mesma direção, seus relógios estariam batendo na mesma velocidade, enquanto Jim, indo na direção oposta, vê os dois tendo relógios mais lentos. O tempo parece passar mais devagar para a pessoa que está sendo observada do que para o observador.

Dilatação do Tempo Gravitacional

A dilatação do tempo por estar a diferentes distâncias de uma massa gravitacional é descrita na teoria geral da relatividade. Quanto mais perto você estiver de uma massa gravitacional, mais devagar o relógio parece estar correndo para um observador mais distante da massa. Quando uma nave espacial se aproxima de um buraco negro de massa extrema, os observadores vêem o tempo diminuindo para um rastejamento para eles.

Essas duas formas de dilatação do tempo se combinam para um satélite orbitando um planeta. Por um lado, sua velocidade relativa em relação aos observadores no solo diminui o tempo do satélite. Mas a maior distância do planeta significa que o tempo passa mais rápido no satélite do que na superfície do planeta. Esses efeitos podem se cancelar, mas também podem significar que um satélite inferior possui relógios que funcionam mais devagar em relação à superfície, enquanto os satélites de órbita mais alta têm relógios que funcionam mais rapidamente em relação à superfície.

Exemplos de dilatação temporal

Os efeitos da dilatação do tempo são usados ​​frequentemente em histórias de ficção científica, que remontam a pelo menos a década de 1930. Um dos primeiros e mais conhecidos experimentos mentais a apresentar dilatação do tempo é o famoso Twin Paradox, que demonstra os curiosos efeitos da dilatação do tempo no seu extremo.

A dilatação do tempo se torna mais aparente quando um dos objetos se move quase à velocidade da luz, mas se manifesta em velocidades ainda mais lentas. Aqui estão apenas algumas maneiras pelas quais sabemos que a dilatação do tempo realmente ocorre:

  • Relógios em aviões clicam em taxas diferentes dos relógios no chão.
  • Colocar um relógio em uma montanha (elevando-a, mas mantendo-a estacionária em relação ao relógio terrestre) resulta em taxas ligeiramente diferentes.
  • O sistema de posicionamento global (GPS) precisa ajustar a dilatação do tempo. Os dispositivos terrestres precisam se comunicar com os satélites. Para trabalhar, eles precisam ser programados para compensar as diferenças de tempo com base em suas velocidades e influências gravitacionais.
  • Certas partículas instáveis ​​existem por um período muito curto de tempo antes da decadência, mas os cientistas podem observá-las durando mais porque estão se movendo tão rápido que a dilatação do tempo significa que o tempo que as partículas "experimentam" antes da decadência é diferente do tempo experimentado na atmosfera. laboratório em repouso que está fazendo as observações.
  • Em 2014, uma equipe de pesquisa anunciou a confirmação experimental mais precisa desse efeito já criada, conforme descrito em Americano científico artigo. Eles usaram um acelerador de partículas para confirmar que o tempo se move mais devagar para um relógio em movimento do que para um relógio estacionário.