Relatividade Geral: apostila para 72 aulas
Do espaço-tempo de Minkowski às equações de Einstein, buracos negros, cosmologia e ondas gravitacionais.
UDESC · Centro de Ciências Tecnológicas
Material aberto de apoio para uma disciplina em 72 aulas: geometria do espaço-tempo, gravitação de Einstein e experimentos computacionais.
Um curso sobre como ler — e calcular — a curvatura do Universo.
Texto principal
Uma apresentação progressiva, com exemplos resolvidos, problemas orientados, exercícios e projetos finais.
Do espaço-tempo de Minkowski às equações de Einstein, buracos negros, cosmologia e ondas gravitacionais.
Material complementar
Os 22 programas citados na apostila, cada um com notebook para abrir no Colab sem instalar nada. Cada capítulo propõe, em Conteúdo extra, três problemas que pedem para alterá-los.
Abrir notebooks e programas ↗Material de aula
Apresentações que abrem direto no navegador, sem instalar nada. Navegue com as setas do teclado ou tocando nas laterais da tela; F abre em tela cheia. Cada slide indica a aula e a seção da apostila correspondentes.
Capítulo 1 · aulas 1 a 4
Do fracasso da transformação de Galileu à dedução das transformações de Lorentz, o tempo próprio, os diagramas de Minkowski e o paradoxo dos gêmeos — terminando no argumento de Ignatowski, que obtém a mesma estrutura sem postular nada sobre a luz.
Abrir os slides ↗Capítulo 2 · aulas 5 a 10
O critério que define um quadrivetor, o produto escalar como ferramenta central, quadrivelocidade e quadrimomento — até resolver o espalhamento Compton sem nunca calcular o elétron espalhado.
Abrir os slides ↗Capítulo 3 · aulas 11 a 15
Por que o gradiente não é um vetor, a 1-forma como pilha de superfícies, a métrica como ponte entre as duas espécies — e dois laboratórios: a mesma física desenhada em duas folhas de papel diferentes, e o espaço das velocidades no disco de Poincaré, onde a rotação de Wigner é a área de um triângulo.
Abrir os slides ↗Capítulo 4 · aulas 16 a 20
Contar partículas até chegar ao tensor energia-momento, a fonte da gravidade — descobrindo no caminho que densidade e fluxo são a mesma coisa vista de duas superfícies diferentes. Traz um laboratório: ponha partículas num plano, troque de observador e veja as linhas de mundo se inclinarem enquanto a caixa encolhe.
Abrir os slides ↗Laboratório · entre as aulas 24 e 25
Um motor simbólico de geometria diferencial que roda no navegador: escreva a métrica e receba os símbolos de Christoffel, o Riemann, o Ricci e as equações de campo — e, com derive, a cadeia numerada de igualdades que leva até o valor, com cada termo que se anula nomeado. Onze contas dos capítulos 5 e 6 refeitas pelo programa, da conexão em polares à identidade de Bianchi em Schwarzschild.
Abrir os slides ↗Laboratório computacional
Experimentos reproduzíveis em Python, com derivação, cálculo numérico e visualização. Todos abrem no Google Colab com um clique; cada aluno salva suas alterações em uma cópia própria.
Reunidos em uma página
Os laboratórios de exploração conceitual e todos os programas de
resolução numérica da apostila, organizados por capítulo, com
Abrir no Colab, .ipynb, .py e
.wl em cada cartão.
Ferramentas
Escreva uma métrica e peça a curvatura. Cálculo exato, dentro do seu navegador, sem instalar nada.
Abrir o ODEROM ↗Arraste um vetor e conte as folhas que ele atravessa: curvatura, holonomia e geodésicas em oito superfícies. Traz um roteiro de oito atividades para esta disciplina, e roda dentro do seu navegador.
Abrir o ÁLETRA ↗Monte expressões tensoriais encaixando peças, como num mosaico. Álgebra inválida não encaixa — e o programa diz por quê, com a página do livro. Em português, inglês, italiano e francês.
Abrir o Tessera ↗Laboratório visual
Explorações guiadas sem programação. Mova os controles, compare referenciais e construa intuição física diretamente nos gráficos.
Cinco experiências visuais sobre eixos de Lorentz, trem e plataforma, tempo próprio, paradoxo dos gêmeos e escada–celeiro.
Um percurso progressivo por vetores, one-forms, bases duais, notação de Einstein, contrações e métrica.