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Iniciaremos o estudo da teoria da Relatividade Geral analisando a igualdade entre a massa inercial e a massa gravitacional que tem como consequência a universalidade da queda livre e levou Einstein a desenvolver seu Princípio de Equivalência.

Iniciaremos com alguns experimentos mentais que ilustram a equivalência da aceleração e da gravidade e apresentaremos o Princípio de Equivalência de Einstein.

Continuaremos a discussão sobre o princípio de equivalência e discutiremos sobre o experimento do elevador de Einstein e sobre astronautas em órbitas geoestacionárias.

Veremos que o Princípio de Equivalência de Einstein tem como consequência o fato de que a gravidade afeta a trajetória de feixes luminosos.

Inciaremos com uma comparação entre a fórmula newtoniana e a relativística para o ângulo de deflexão da luz por um campo gravitacional e trataremos do eclipse de Sobral, a primeira comprovação experimental da relatividade geral.

A partir do Princípio de Equivalência, obteremos a previsão do efeito de dilatação do tempo em um campo gravitacional. Veremos a magnitude de tal efeito nas proximidades da superfície da Terra.

Resolveremos um exercício sobre o sistema de geolocalização (GPS), adaptado de uma prova de vestibular da UNICAMP, que envolve o conceito de dilatação temporal gravitacional.

Veremos como gravidade influencia a frequência de ondas eletromagnéticas causando o chamado "desvio para o vermelho gravitacional". Descreveremos a primeira comprovação experimental desse efeito, o experimento de Pound e Rebka.

Veremos o conceito de espaço-tempo e como ele é afetado pela presença de matéria e energia na teoria da relatividade geral.

Apresentaremos a solução de Schwarzschild, que foi primeira solução exata das equações de Einstein e descreve a curvatura do espaço-tempo em torno de um objeto esférico de massa M em repouso no vácuo. Veremos que essa solução prevê uma transição no espaço-tempo a uma distância do centro do objeto que é conhecida como "raio de Schwarzschild".

Interpretaremos o raio de Schwarzschild como o horizonte de eventos de um buraco negro e apresentaremos as quatro categorias de buracos negros, definidas de acorco com suas massas e origens.

Analisaremos o que ocorre com um objeto que cruza o horizonte de eventos de um buraco negro, e apresentaremos o conceito de singularidade nesse contexto. Por fim, comentaremos sobre a imagem de um buraco negro obtida em 2019 pelo telescópio Event Horizon.

Apresentaremos o conceito de ondas gravitacionais e veremos como os interferômetros podem detectá-las. Comentaremos sobre a primeira detecção de uma onda gravitacional pelo experimento LIGO.