Princípio da Equivalência
O princípio da equivalência afirma que os efeitos da gravidade são localmente idênticos aos da aceleração, de modo que todos os corpos caem com a mesma aceleração, independentemente da sua composição.
Definition
O princípio da equivalência é a afirmação de que a massa gravitacional e inercial são iguais, de modo que, num referencial suficientemente pequeno em queda livre, a gravidade é localmente indetectável e as leis da física se reduzem às da relatividade especial.
Scope
Este tópico abrange o princípio da equivalência fraca (universalidade da queda livre), o princípio da equivalência de Einstein que adiciona a invariância de Lorentz local e de posição, o princípio da equivalência forte que se estende a corpos gravitantes, os experimentos mentais de elevadores em queda e foguetes em aceleração, e os testes de precisão que restringem qualquer violação.
Core questions
- Por que todos os objetos caem com a mesma aceleração num campo gravitacional?
- Em que sentido um laboratório em queda livre é indistinguível de um no espaço vazio?
- Com que precisão o princípio da equivalência foi testado e ele poderia falhar?
Key concepts
- Massa inercial versus gravitacional
- Universalidade da queda livre
- Invariância de Lorentz local
- Invariância de posição local
- Experimento mental do elevador em queda
- Testes do tipo Eotvos
Key theories
- Universalidade da queda livre
- Como a massa gravitacional e inercial são iguais, todos os corpos caem com a mesma aceleração, independentemente da massa ou composição, o fato empírico que permite que a gravidade seja removida localmente ao se mover para um referencial em queda livre.
- Princípio da equivalência de Einstein
- Em cada referencial local em queda livre, as leis não gravitacionais da física assumem sua forma relativística especial, independentemente da velocidade e localização do referencial, o que é a afirmação precisa subjacente à descrição geométrica da gravidade.
Clinical relevance
O princípio da equivalência é testado com cada vez mais precisão porque qualquer violação sinalizaria uma nova física para além da relatividade geral; experimentos de balança de torção e de medição a laser lunar, bem como o satélite MICROSCOPE, restringem forças dependentes da composição que poderiam surgir de campos extras ou de gravidade modificada.
History
A igualdade da massa gravitacional e inercial foi verificada por Newton e refinada por Eotvos por volta de 1900 com balanças de torção; Einstein elevou-a a um princípio fundamental em 1907, chamando-o de seu pensamento mais feliz, e experimentos modernos como Eot-Wash e experimentos espaciais o confirmam com precisão de partes em 10^15.
Key figures
- Albert Einstein
- Lorand Eotvos
- Robert Dicke
Related topics
Seminal works
- einstein1916
- mtw1973
Frequently asked questions
- O princípio da equivalência é exato ou apenas aproximado?
- Ele é exato apenas no limite de uma região infinitesimal; em qualquer região estendida, surgem efeitos de maré da variação do campo gravitacional real, e essas forças de maré residuais são precisamente o que a curvatura do espaço-tempo descreve.
- O que significaria se um teste encontrasse uma violação?
- Uma diferença medida na aceleração de queda livre de diferentes materiais implicaria uma nova interação dependente da composição, falsificando a forma mais simples da relatividade geral e apontando para campos extras, como os previstos por algumas teorias unificadas ou do setor escuro.