O balde de Newton

Newton em seus livros, conhecidos carinhosamente como Princípia, discute a experiência do balde.

Esta experiência servia para justificar o conceito de referencial, tão importante nas leis de Newton. Afinal, as leis de Newton são válidas apenas em referenciais inerciais.

Mas além de discutir referencial, surge deste experimento o princípio de Mach.

Mas vejamos primeiramente a experiência do balde de Newton:

Newton supôs um balde cheio de água preso por uma corda muito comprida.

Girando esta corda até ela ficar endurecida de tantas voltas soltamos-a.

A superfície da água não será mais plana, mas sim parabólica.

Segundo Newton, o balde gira em relação ao espaço absoluto e o afastamento da água, do centro do balde, se deve ao referencial não-inercial, isto é, acelerado. Surge uma força centrífuga devido ao referencial.

O conceito de espaço absoluto de Newton se deve ao fato de que a forma parabólica da água ao girarmos o balde não se deve aos objetos externos, então, o espaço é absoluto, e a água gira em relação ao espaço.

Ernst Mach foi um dos mais ferrenhos inimigo das leis de Newton. Principalmente aos conceitos de absolutismo de espaço.

Segundo Mach, o balde gira em relação as estrelas fixas (aquelas mais distantes da Terra), e que a situação de colocarmos todas as estrelas a girar e deixar o balde parado seria equivalente. Logo, o espaço não é absoluto. Não posso inferir movimento em relação ao espaço, mas sim aos objetos ao redor.

Muito parecido com o conceito de relatividade. Mas diferentes em essência.

Na relatividade o movimento só pode ser definido através de outros objetos, assim como na mecânica relacional. Mas a mecânica relacional prevê a equivalência de situações, e isto nem sempre é verdade na relatividade.

O princípio de Mach é de que a inércia de um corpo não é uma propriedade própria deste, mas sim, relacionada aos objetos ao seu redor.

Tanto nas leis de Newton quanto na relatividade, ao colocarmos um objeto dentro de uma casca esférica, esta não causará nenhuma alteração no que ocorrerá com o objeto em seu interior. A mecânica relacional prevê mudanças.

É fascinante a discussão de tempo e espaço como sendo absolutos ou não.

Esta é a essência da física, a criação de modelos que expliquem o universo que observamos.

Tente fixar o balde de Newton e girar o céu das estrelas fixas e então prove a ausência de forças centrífugas.

Este é o desafio de Mach

Experiências que comprovem o princípio de Mach são delicadíssimas. Por isso até hoje não conseguimos reproduzir nada.

Crédito das imagens: http://www.deducoeslogicas.com/gravidade/anima_balde_newton.html

Referências:

http://www.fflch.usp.br/df/opessoa/Schrodinger-Mach.pdf