Simulação numérica da velocidade da luz no sistema solar: uma modelagem matemática e computacional

Abstract

O presente trabalho tem como objetivo apresentar o desenvolvimento de um simulador em 3D para investigar as limitações da velocidade da luz no espaço. Utilizando a tecnologia de modelagem 3D, o simulador permite a criação interativa de objetos em um ambiente virtual tridimensional através de linhas de código. Foi utilizada a biblioteca VPython, que é uma opção gratuita, simples e compatível com várias plataformas, podendo ser usado pelo navegador de internet, sem a necessidade de instalação de nenhum software. O simulador foi baseado em um vídeo postado por James O’Donoghue, um ex-cientista da NASA, em seu canal no YouTube. Nosso desafio foi reproduzir a sua animação usando a linguagem de programação Python. O modelo matemático utilizado foi o do movimento unidimensional de partículas que, apesar de bastante simples, apresentou resultados satisfatórios. A solução numérica foi obtida utilizando o método de Euler. Os resultados obtidos dos tempos de viagem do fóton, bem como as cenas simuladas, apresentaram boa concordância quando comparados com a simulação apresentada por O’Donoghue. Além disso, as cenas modeladas forneceram uma representação bastante interessante do problema, uma vez que este tipo de visualização só pode ser obtida por meio de simulações. Com a plataforma Glowscript, o simulador foi disponibilizado na web, podendo ser acessado gratuitamente em qualquer dispositivo com conexão à internet, permitindo que estudantes, professores e entusiastas possam explorar livremente como a velocidade da luz pode se tornar “lenta” se considerarmos as longas distâncias envolvidas.