Figura 5: Início do movimento do mini-lab.
Explicação no texto
O Movimento Absoluto e a Física de Newton
Alberto Mesquita Filho
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4 - Uma experiência de pensamento
Um pesquisador, a ser chamado por observador O, construiu um mini-laboratório (mini-lab) convidando um seu colega, a ser chamado por observador O', para que permaneça no interior do mini-lab para ajudá-lo em suas pesquisas. O mini-lab anda sobre trilhos perfeitos, sem atrito, e vamos assumir, por facilidade, que não há gravitação neste local. Vamos desprezar também outros atritos e viscosidades. Pelo princípio da relatividade de Galileu é de se esperar que as leis do modelo mecânico newtoniano, válidas no laboratório original, sejam válidas também neste mini-lab, sempre que ele estiver com velocidade constante em relação a um referencial fixo ao laboratório original.
No interior do mini-lab existem duas bolinhas A e B e duas molas, como mostra a figura 5. As bolinhas A e B estão fixas a molas comprimidas e travadas, e em repouso em relação ao mini-lab. Uma terceira bolinha C está no teto do mini-lab e no compartimento exterior, mas fixa ao mesmo. No laboratório original que contém o mini-lab existe uma terceira mola fixa ao teto. Esta terceira mola não está comprimida e localiza-se exatamente no trajeto por onde irá passar a bolinha C quando o mini-lab entrar em movimento.
Figura 5: Início do movimento do mini-lab.
Explicação no texto
Num dado instante o observador O aciona um mecanismo a colocar o mini-lab em movimento (figura 6) a uma velocidade v (pode ser uma velocidade pequena, pois não vamos aqui testar a teoria da relatividade de Einstein). Quando a bolinha C encostar na mola distendida, ela começa a comprimir a mola e vamos supor que, através de um mecanismo apropriado, ela solte-se do mini-lab e se fixe à mola exterior (deixando portanto de acompanhar o mini-lab). Ao final da compressão a mola trava-se, graças a outro mecanismo apropriado. Exatamente nesse instante o observador O' aciona um mecanismo a destravar as duas molas interiores e a soltar as bolinhas A e B. Estas ficam então soltas no espaço recebendo o impulso das molas ao se distenderem. Vamos supor, por facilidade, que o aparato foi construído de tal maneira que as duas bolas adquiram uma velocidade v, em relação ao observador O', igual à velocidade do mini-lab em relação ao observador O. Nestas condições teremos, ao final da experiência, as duas bolinhas A e C em repouso em relação ao observador O e a bolinha B com a velocidade 2v (figura 7). Em relação ao observador O', do mini-lab, as bolinhas A e C afastam-se para a esquerda na velocidade v e a bolinha B afasta-se para a direita também na velocidade v.
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| Figura 6: Mini-lab em movimento. Encontro da bolinha C com a mola superior. | Figura 7: Mini-lab em movimento. Situação final. |
Em termos do modelo mecânico newtoniano, creio que seria relativamente fácil explicar tudo o que está acontecendo ou que aconteceu durante todo o processo. Também não será difícil perceber que cada um dos observadores irá concordar que a energia, da maneira como é definida em física clássica, se conserva (a seguirmos os cânones do modelo citado), se bem que os argumentos utilizados serão diversos, pois eles estão em referenciais distintos. De qualquer maneira, existem alguns componentes comuns a ambas interpretações e a independer do referencial, quais sejam: 1) a energia armazenada na mola que foi comprimida; 2) a energia das duas molas que se distenderam, e que acabou se transformando em energia cinética das bolas A e B no referencial do mini-lab (e estas sim, serão diferentes de um observador para outro); e 3) a energia correspondente ao impulso inicial a colocar o mini-lab em movimento.
Eu não vou entrar em maiores detalhes a respeito da localização e/ou comparação dessas energias relativas e não-relativas, pois acredito que este seria um exercício interessante para ser feito individualmente. Se o leitor optar por aceitar este convite e, por um motivo qualquer, se atrapalhar com essas energias, ou achar que existe alguma coisa esquisita no problema, sugiro que elucide suas dúvidas consultando os anexos a) e b) deste artigo. Para o entendimento do que se segue, a leitura do anexo pode ser deixada de lado, pois o que estou pretendendo chamar a atenção não seria nada a se opor frontalmente ao modelo mecânico newtoniano, que sem dúvida dá conta do problema com relativa facilidade. Na realidade, estou pretendendo analisar esta experiência de pensamento sobre um outro prisma, aquele relativo a um possível absolutismo do movimento. Em particular, pretendo mostrar que esse absolutismo do movimento não implica na existência de um referencial absoluto, pensado como algo a ser fixado num hipotético espaço absoluto. Este espaço absoluto poderia até mesmo existir, a retratar o que considerarei como sendo uma propriedade histórica (e/ou teleológica), mas isso não implica que um referencial fixo a um corpo em repouso neste espaço seria um referencial absoluto (essa não implicação será discutida oportunamente).
Capítulo 5
O movimento absoluto segundo Newton____________________________
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