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Relatividad Especial

Presentación de nociones básicas sobre la teoría especial de la relatividad
by

Alvaro Pintos Diaz

on 6 March 2016

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Transcript of Relatividad Especial

La teoría especial de la Relatividad
Viaje espacial
La dilatación del tiempo dio lugar a interesantes especulaciones acerca de los viajes espaciales.

De acuerdo con la física clásica, alcanzar una estrella a 100 años luz de distancia no sería posible para el común de los mortales. Incluso si una nave viajara a la velocidad de la luz tardaría 100 años en llegar.

Pero la dilatación del tiempo "permite" el viaje. Si una nave pudiera viajar a 0,999c el tiempo que transcurriría para el viajero sería de sólo 4,5 años.
Si viajas en una nave espacial a 0,5c alejándote de una estrella, ¿a qué velocidad te adelantaría la luz de la estrella?
La luz de la estrella te adelantaría con velocidad c, sin importar cuál sea la velocidad de la nave.
Si viajas alejándote de la Tierra con rapidez 0,5c, ¿notarías un cambio en tu ritmo cardíaco? ¿Tu masa se modificaría? ¿Tu altura y tu cintura? ¿Que diría alguien que te observa con un telescopio desde la Tierra?
No, no notarías ningún cambio dado que te encuentras en el marco inercial de la nave.

Pero los observadores situados en la Tierra encontrarían que los latidos de tu corazón son más lentos y tu masa mayor. Las medidas de tu altura y tu cintura dependerían de tu orientación respecto al movimiento: si al estar de pie, tu altura fuera perpendicular al movimiento, no notarías un cambio en ésta, pero la medida de tu cintura se encogería; si estuvieras acostado tu cintura no cambiaría, pero tu altura se encogería.
De pié frente a la ruta ves pasar un auto a 90km/h. En estas condiciones, ¿se da la contracción de longitud y la dilatación del tiempo?
Si. Pero a esa velocidad el cociente v/c es muy pequeño, por lo que los efectos no son apreciables.
Si la velocidad de la luz fuese infinita ¿Qué ocurriría a las predicciones relativistas de contracción de la longitud y dilatación del tiempo?
En ese caso hipotético, no ocurriría la dilatación del tiempo o la contracción de las distancias. v/c tendería a cero para valores finitos de v, entonces gamma siempre sería 1, por lo tanto t=t y l=l
¿La dilatación del tiempo significa que el tiempo en realidad transcurre más lentamente en los marcos de referencia en movimiento o que sólo parece transcurrir más lentamente?
Para los observadores externos, el tiempo realmente transcurre más lento en los marcos de referencia en movimiento.
Estás en un vagón sin ventanas, en un tren que viaja con velocidad constante. ¿Existe algún experimento físico que puedas realizar en el vagón para determinar si éste se encuentra en movimiento?
No. El vagón es un marco de referencia inercial y no es posible saber, desde su interior, si éste se encuentra en movimiento.
Un pueblo imaginario donde la velocidad de la luz es de 10m/s...
Hay Preguntas... Hay respuestas?
El hombre en la bicicleta y el policía son los mismos en ambas imágenes ¿Puedes explicar cómo es ésto posible?
¿Una partícula con masa distinta de cero puede lograr la rapidez de la luz?
No. Acelerar a una partícula cuya masa en reposo es distinta de cero sería imposible porque requeriría cantidades infinitas de energía.
El señor Tompkins estudió relatividad y, cuando comenzó a acelerar en su bicicleta, esperaba que su figura se adelgazara de inmediato, y estaba muy feliz acerca de ello ya que su creciente figura últimamente le causaba cierta ansiedad.
Sin embargo para su gran sorpresa, nada le ocurrió a él ni a su bicicleta. Por otra parte, el escenario alrededor suyo cambió por completo.
Las calles se hicieron más cortas, las ventanas de las tiendas comenzaron a parecer estrechas rendijas, y el policía en la esquina se convirtió en el hombre más delgado que había visto jamás.
Viaje a la Relatividad
"Todos somos unos genios. Pero si juzgas a un pez por su habilidad para escalar un árbol, vivirá su vida entera creyendo que es estúpido." (Einstein)
Si pudieras volar a la velocidad de la luz, llevando un espejo de mano delante del rostro, ¿podrías ver tu reflejo en él?
Si. Aunque la luz debe partir desde tu rostro y reflejarse en el espejo para luego llegar a tus ojos, dado que la velocidad de la luz es independiente de la velocidad del observador, podrías ver tu reflejo.
"...para que al lector alejado de la física no le ocurra lo que al caminante, a quien los árboles no le dejan ver el bosque."
A. Einstein, 1916
La paradoja de los gemelos
E = m c
2
Principio de relatividad:
Las leyes de la física tienen la misma forma en todos los marcos de referencia inerciales.
Constancia de la rapidez de la luz:
La luz se propaga a través del espacio vacío con una rapidez finita "c" independiente de la rapidez de la fuente o el observador.
Simultaneidad
º
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