La teoria de la relatividad especial

Martes, veinticuatro Noviembre dos mil quince 16:58

Breve reseña sobre la Teoría de la Relatividad especialmente y General

Escrito por

Artículo ese José manuel Alcaraz y Antonio Sarsa con motivo del centenario de la exposición del la Teoría de la Relatividad General.

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Retrato de colores de Albert Einstein sin fechar, posiblemente de la segunda década del siglo XX. Foto: Flickr (CC 2.0 BY-SA)

José manuel Alcaraz Pelegrina y Antonio J. Sarsa Rubio

Resulta difícil encontrar uno alguien que no haya oído alguna vez el nombre ese Albert Einstein. Y alguno menos famosa es su Teoría de la Relatividad. En realidad, lo todos saben es ns nombre del la misma, su contenido cuales lo denominaciones tanto además allá de aquello después “todo denominaciones relativo”. Vamos uno tratar ese esbozar en qué existe la Teoría de la Relatividad, cuáles estaban sus hipótesis y los conclusiones a ns que da lugar.

Para comienzo hay que decir que existen doble teorías de la Relatividad o, más concretamente, los la Teoría ese la Relatividad formación de hielo de dos partes. La primera se conoce como Teoría ese la Relatividad específicamente, y fue publicada de Albert Einstein en un artículo apareció en la revista Annalen los Physik en el la edad 1905. Diez años después, en 1915, Einstein propuesta la segunda parte del su teoría, la Teoría de la Relatividad visión de conjunto que extiende los resultados de la Teoría de la Relatividad especial para consiste en los efectos de los los campos gravitatorios.

Veamos cada la a por separado. Empezaremos por la Teoría ese la Relatividad Especial. A comienzo del siglo XX, la Física era una ciencias que parecía sí unos cimientos sólidos: la Mecánica lo dio sido establecida vía Isaac Newton dentro de sus Principia hacía hasta luego de doscientos años, durante todo el siglo XIX se habían apartada las basen de la Termodinámica, entretanto que ns electromagnetismo estaba describir por las ecuaciones que james Clerk Maxwell había publicado en mil ochocientos setenta y tres en su “Tratado encima electricidad y magnetismo” y que ~ había unificado electricidad, magnetismo y óptica.

Existían, no tener embargo, la a serie de discrepancias entre der físicos para de algunos aspectos después estas teorías. Uno después ellos ser la existencia de un límite que llenase todo el espacio y en el que tenía espacio la movimiento a distancia debida ns la propagación, no acabó de la luz, sino del caliente o ese los fenómenos eléctricos. Todos los intentos para advertir este medio, llamado éter, habían sido dentro de vano. El además famoso denominada quizá ns experimento después Michelson-Morley. Dentro de este experimento se comparaba el coordinación cronometrada que tarda la luz dentro de recorrer una distancia dentro una dirección paralela al movimiento de la Tierra alcanzar el tiempo que tarda en recorrer exactamente la misma distancia en una dirección perpendicular al movimiento de la Tierra. Sí señor existía ns éter, estas tiempos debían ser distintos ya que la iluminación se movería con velocidad distinta dentro cada caso. La conclusión después Michelson era que alguno había diferenciables entre las velocidades ese la luz dentro una dirección u diverso y, vía tanto, alguna había evidencia del la existencia del éter.

Para Einstein todo esta indicaba los ni der fenómenos electromagnéticos ni der mecánicos soportan la idea después reposo absoluto, sino que sugieren que las leyes después electromagnetismo y la óptica estaban válidas a ~ todos ese sistemas del referencia en los que las ecuaciones de la mecánica se verifiquen.

Einstein elevó es sugerencia del la experiencia a postulado y lo lo llamó Principio ese Relatividad:

Las leyes ese la esencia son válidas a ~ todos los sistemas del referencia inerciales.

Además, introducido otro postulado:

La iluminación se propaga dentro el vacio siempre alcanzan una relámpago c ese es autosuficiencia del estado del movimiento del cuerpo emisor.

Mientras que el primer postulado quizás parecer obvio, los segundo choca anti nuestra tardío diaria. Imaginemos que lanzamos la a pelota dentro de vertical hacia arriba alcanzar una ciertamente velocidad. La pelota subirá, se frenará asciende que se pare y bajará. Si esto lo hacemos mientras vamos caminando, la pelota hará lo mismo, subirá, se frenará trepar que se pare y bajará. Por lo menos para huddle que lanzamos la pelota. Hacia una persona que nos observe, la bola tiene, además de esto de la flash hacia arriba, una relámpago horizontal fuera de plazo a que trastorno nos estamos moviendo. De tanto la velocidad de la pelota eso una composición de las doble y el observador externo dirá los la bola se mueve alcanzan una velocidad oms dirección alguna es erguido y alcanzan un valor que denominaciones mayor que ns que combinar si se lanza dentro de vertical. Si este razonamiento lo hacemos con un rayo del luz ese lanzamos hacia encima para ese rebote en un espejo situado a una cierta aviso en vez de alcanzan una pelota, llegaríamos a la misma conclusión. Lo los Albert Einstein nosotros dice es que, de contrato para los observador que nos ve movernos, la luz se mueve en una dirección que no es la vertical, todavía el valor después la velocidad ese la luz será c, a pesar de de cuánto cuesta este sea la relámpago a la que nosotros estemos desplazando. Resultado extraño, todavía en los 110 años que han pasado en ~ que se establecido este principio, alguna se ha encontrado ninguna patentiza experimental ese que alguna sea así.

Una resultado directa ese los dos postulados del la Teoría del la Relatividad específicamente, es los tanto las longitudes después los cuerpos qué el concepto de simultaneidad dejando de ser nunca y pasan a depender después sistema después referencia en ~ el los se observen der fenómenos.

Así, los intervalos de coordinación cronometrada medidos en dos sistemas del referencia (inerciales) distintos alguna tienen de qué ser iguales. Volvamos al ejemplo que tenemos citado antes del lanzamiento ese una pelota dentro de vertical. Para ns observador que lanza la pelota, esta sube y baja, pero para los observador lo ve desplazarse, la pelota hacer un recorrido en forma después parábola y recorre la a distancia además grande que la los ve los observador que amor la pelota. Si dentro lugar después la pelota, consideramos el rayo ese luz, denominaciones evidente los para los observador ese ve al es diferente desplazarse, la iluminaciones ha recorrido una distancia además grande y, de qué manera la velocidad después la encendiendo debe oveja la uno para ese dos observadores, para los observador ese ve al otras desplazándose, el coordinación cronometrada que tarda la encendiendo en incrementar y andar es más alto que ns medido por ns primero.

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Esto denominada lo los conocemos como dilatación del tiempo: sí señor estudiamos a proceso físico desde un sistema del referencia dentro de movimiento siempre mediremos un intervalo de momento mayor que dentro un sistema ese referencia dentro de el que el proceso combinar lugar dentro reposo.

De capital social manera, al determina la longitud ese un objeto dentro de un sistema ese referencia que se mueve, conseguiremos un valor menor que dentro un sistema de referencia dentro de el que los objeto se encuentra en reposo. Este función se conoce qué contracción ese la longitud.

Otra consecuencia de la Teoría de la Relatividad especialmente es la equivalencia entre energética y masa, quizás la ecuación después la Física qué es más conocida ese todas: y también = m c2. ~ ~ expresión unifica la acción de la conservación de la mandaron y la actuar de la conservación después la energía dentro de una sola. Además, la masa cuales es constante sino ese depende ese la velocidad con la los se moverse un cuerpo, del manera que, cuánto mayor eliminar la velocidad, mayor denominaciones la masa. Pero no hay que preocuparse, caminar o correr no nos va a hacer engordar: un físicamente que se moverse a una flash de 10 km/h incrementará su ya no en sólo lo suficiente medio femtogramo (0,00000000000000005 g).

Pasemos hoy dia a hablar de la Teoría después la Relatividad General. El veinticinco de noviembre de 1915, Albert Einstein presentó desde el punto de vista de la sección ese Matemáticas y Físicas de la academia Prusiana de Ciencias la forma final de sus ecuaciones para el campo gravitatorio que estructura el núcleo del la Teoría después la Relatividad General.

En dicha teoría, Einstein extiende el Principio del Relatividad y enuncia los Principio de Relatividad General hablar que:

Todos ese sistemas de referencia, sea cual fuere su estado del movimiento, son equivalentes de cara a la descripción ese la naturaleza.

Con esta postulado, Einstein indicaba que, no solamente los sistemas del referencia inerciales (que se mueven alcanzan velocidad constante) estaban los convenientes para describir los fenómenos de la naturaleza, de lo contrario que alguna sistema ese referencia puede utilizarse.

Einstein llego a es conclusión al intentar abarca la gravitación dentro de su Teoría del la Relatividad Especial. Se dio factura de ese un observador que se mueva con aceleró constante no sería capaz de distinguir si ese movimiento eliminar tal o es tiempo a un campo gravitatorio. Recordemos ese un campo gravitatorio ejerce una hasta que denominada la misma hacia todos ese cuerpos. Cuales hay qué es más que creer en la hasta de la gravedad en la Tierra, unos 10 m/s2, que es la misma para una pluma que a ~ un avión. De esta forma, son de un sistema después referencia los se mueva alcanzar una aceleró constante, el movimiento de los cuerpo será ns mismo ese si estuviesen enviado a un paisaje gravitatorio. Desde fuera de los sistema acelerado, los movimiento será fuera de plazo a la inercia, pero desde los propio sistema de sistema se pensará que los movimiento es debido a a la existencia ese un campo gravitatorio.

Evidentemente, la descripción de los fenómeno se hará ese manera distinta, pero podrá me senté cómodamente; firmado una relación adelante las diferentes descripciones dentro de los distintos sistemas del referencia.

Veamos algunos conclusiones de principio después relatividad y del realmente de ese un sistema de referencia acelerado sea equivalente a a un campo gravitatorio. Pensar en por ejemplo, dentro de una bolita que se mueva, el respeto a ns sistema de referencia, con una relámpago constante. Su trayectoria estaría una linajes recta. En ~ un sistema de referencia que tenga una aceleración constante, la trayectoria del la bolita alguna será laa línea recta, sino ese describirá laa curva. Qué hemos hablar que sí una equivalencia entre un sistema después referencia acelerado y un campo gravitatorio, la bolita dentro un paisaje gravitatorio describirá, alguno una linajes recta sino laa curva. Esto es algo obvio hacia cualquiera. Si en lugar después una bolita, consideramos a rayo ese luz, ns razonamiento será el mismo y concluiremos que un rayo ese luz en un paisaje gravitatorio alguno se desplaza en línea recta, de lo contrario describiendo una curva. Esto parece qué sorprendente, pero en 1919, esto fue confirmada experimentalmente al observar como cambiaba la localización aparente después las estrellas si en la trayectoria del la luz cara la desembarcar se interponía ns Sol.

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Desde entonces, la Teoría ese la Relatividad se ha checksvgestados en abundantes experimentos. Y forma parte después nuestra determinación diaria. Sí, los sistemas de posicionamiento global, los GPS, tengo en cuenta la Teoría después la Relatividad dentro de su funcionamiento. Como se eso es correcto moviendo, de ellos dispositivos después medida después tiempo no están sincronizados alcanzan los después la Tierra tiempo a la dilatación del coordinación cronometrada que predice la Teoría de la Relatividad especialmente y uno que ns valor del paisaje gravitatorio dentro de el espacio denominada menor que dentro de la Tierra. Ese primeros satélites hacia GPS ese se lanzaron cuales incluían ~ ~ correcciones y al poco comenzaron a dar resultados erróneos. Afortunadamente, los científicos e ingenieros fueron previsores e incluyeron dispositivos hacía corregir este efecto, vía si acaso la Teoría del la Relatividad ser cierta. Y lo es.