quarta-feira, 9 de março de 2011

Massa e matéria

Eu achava que F=ma era a definição de força, mas agora eu acho que é a definição de massa. Massa você define como sendo resistência à aceleração.

O problema é que tem experimentos (anteriores ao Einstein) que mostram que é mais difícil empurrar um corpo eletricamente carregado que um eletricamente neutro. Também é mais difícil empurrar uma mola apertada que uma mola vazia, e mais difícil empurrar uma pilha carregada que uma pilha vazia. Ou seja, a quantidade de energia acumulada também impede a aceleração. Então massa não é matéria, é matéria mais energia.

Como corolário, qual energia tem uma bolinha em movimento? Energia cinética, que varia com a velocidade. Então quanto mais velocidade, mais energia, e portanto mais resistência à aceleração. Mas resistência à aceleração é massa, logo, quanto mais velocidade, mais massa. Ou seja, partindo de massa = energia+matéria você deduz em três linhas a relatividade especial.

Agora, se massa é resistência, o que é matéria? Matéria é uma coisa que você pode contar. Dois m&ms deveriam ter duas vezes mais matéria que um m&m. Se você quebrar o m&m em moléculas, átomos e daí pra baixo, percebe que matéria é feita de bárions. Em um sistema fechado, o número de bárions não muda, então a lei da conservação da matéria é a lei da conservação da quantidade de bárions (você pode violar isso usando anti-matéria mas eu nem vou complicar agora).

Daí, conservação da matéria e conservação da massa são duas conservações diferentes. Matéria é quantidade de partículas, isso é constante e invariante. Massa é resistencia à aceleração, isso também é constante, mas depende do observador (já que massa muda com a velocidade, e a velocidade muda com o observador).

Até aqui eu acho que entendi. O que eu não entendi ainda é:
1. Conservação de momento linear e conservação de massa são a mesma coisa?
2. Eu entendo que você cria massa a partir de energia, mas como se cria matéria a partir de energia?
3. Eu sei que força é um artifício matemático, você pode fazer uma mecânica tipo a hamiltoniana sem o conceito de força. Dá pra fazer uma mecânica sem matéria também? (Assumindo que momento é um primitivo ou algo assim?)

Enfim eu não entendo nada de física :P

2 comentários:

  1. Esqueci o pouco que sabia de Física, mas suspeito que você esbarrou na famosa dúvida, "massa inercial é o mesmo que massa gravitacional?". Até onde sei, ninguém provou a equivalência, embora experimentalmente ela seja válida.

    A dúvida 3 me fez lembrar de cursos de Física que ensinam as leis de Newton introduzindo o conceito de momento antes do de força. Não lembro se é só um artifício didático ou mais que isso.

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  2. O próprio Newton define momento antes de definir força no Principia. Se bem que na real a segunda lei no Principia nem fala de força, ela fala de impulso.

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