O que é contração do comprimento?
A contração do comprimento refere-se a um fenômeno no qual um objeto é percebido como mais curto ao longo da dimensão de seu movimento por um observador quando o objeto está em movimento em relação a esse observador. É também chamado de contração de Lorentz ou contração de Lorentz-Fitzgerald, em homenagem aos físicos Hendrik Lorentz e George Fitzgerald. Quanto mais rápido um objeto se move em relação ao observador, mais ele se contrai da perspectiva do observador. Esse efeito é tão pequeno que é insignificante em velocidades que os humanos provavelmente encontrarão na vida cotidiana, mas em objetos que se movem a uma fração apreciável da velocidade da luz, torna-se mais perceptível.
O fenômeno da contração do comprimento é uma conseqüência da relatividade especial. De acordo com a teoria da relatividade, a velocidade da luz no vácuo (aproximadamente 300.000 quilômetros ou 186.000 milhas por segundo), ou c, é sempre constante para todos os observadores. Contra-intuitivamente, esse continua sendo o caso da luz emitida por uma fonte que está se movendo da perspectiva de um observador.
Suponha que um objeto seja lançado na direção da viagem a partir de uma nave espacial movendo-se a 5 quilômetros por segundo (KPS) em relação à Terra, impulsionando-o para longe da nave a 1 KPS. Um observador na nave perceberá que está se afastando a 1 KPS, enquanto um observador na Terra perceberá que está se movendo a 6 KPS. Se uma luz externa na nave for ligada, o observador na nave detectará a luz se afastando da nave em c, mas o observador na Terra também perceberá a luz se movendo em c, não c mais a velocidade da nave .
O resultado é que o momento exato em que a luz da nave atinge um determinado local variará para diferentes observadores, dependendo de sua velocidade em relação à nave espacial. Conseqüentemente, eles discordarão sobre quais outros eventos estavam ocorrendo naquele mesmo momento. Isso é chamado de relatividade da simultaneidade.
Como isso se relaciona com o comprimento detectado de um objeto é geralmente explicado no seguinte experimento mental. Imagine uma fileira de relógios sincronizados, onde cada relógio pode medir quando as extremidades esquerda e direita de um objeto em movimento estão passando na frente dele. Depois que um objeto passa pela linha de relógios, um observador pode determinar seu comprimento calculando a distância que dois relógios teriam que ter entre si para que a extremidade direita do objeto atingisse um relógio no mesmo instante em que a extremidade esquerda atingisse a segunda relógio.
Dois observadores que compartilham um quadro de referência concordam com a duração. Como a medição é baseada em quais eventos ocorrem simultaneamente, no entanto, os observadores em movimento um em relação ao outro não concordam com a duração. Quanto maior a velocidade de um observador em relação aos relógios, mais suas medidas diferem das de um observador em repouso em relação a eles.
O efeito da contração do comprimento cresce em velocidades mais altas. Um objeto em movimento de 0,05 c (5% da velocidade da luz), cerca de 14.990 quilômetros (9.314 milhas) por segundo, parecerá ser ligeiramente reduzido para um observador estacionário - cerca de 99,87% de seu comprimento em repouso se estiver orientado paralelamente para a linha do seu movimento. O comprimento observado pelo observador contrai 97,79% do seu comprimento em repouso a 0,2c, 91,65% a 0,4c e 71,41% a 0,7c. Em 0,9c, o comprimento detectado do objeto é reduzido para 43,58% e, em 0,99c, contrai para apenas 4,47%. Mais perto da contração c cresce ainda mais extremo, embora o comprimento nunca se contrate para zero.
Se houver um observador viajando com o objeto, este não o percebe como contratante, porque, de sua perspectiva, a velocidade relativa do objeto é zero. No quadro de referência desse observador, o objeto está estacionário enquanto o resto do universo está em movimento em relação ao observador e, portanto, da perspectiva desse observador, é o resto do universo que se contrai.
A mudança no comprimento medido de um objeto submetido à contração do comprimento difere de como o objeto realmente apareceria visualmente, como visto pelo olho humano ou pela câmera, porque um objeto se movendo rápido o suficiente para produzir uma contração perceptível do comprimento está se movendo em uma porcentagem significativa de a velocidade da sua própria luz. A tais velocidades, os fótons emitidos de diferentes partes do objeto ao mesmo tempo atingirão o observador em momentos consideravelmente diferentes, distorcendo a aparência visual do objeto. Assim, um objeto que se move em direção a um observador em alta velocidade seria distorcido, de modo que realmente parecesse mais tempo à inspeção visual, apesar da contração do comprimento. Um objeto que se afasta do observador pareceria mais curto devido ao mesmo efeito de atraso de tempo, além da contração real do comprimento, e um objeto que passasse pelo observador pareceria torto ou girado.