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Teoría de la Relatividad – ¿Que estudia la física relativista?

La física Relativista

La física relativista es la teoría que surgió a principios del siglo XX. En física relativa el espacio y el tiempo son propios de cada  conjunto de referencia. Lo absoluto en física es la velocidad de la luz en el espacio vació. Lo que significa que a la vista de cualquier observador la medición de cualquiera cualquier velocidad relativa que escoja: el espacio o tiempo, esta siempre sera la misma, se obtendrá el mismo valor para la medición de cualquier velocidad.

La relatividad pretendía explicar las incongruencias o anomalías del concepto de movimiento relativo en aquel tiempo. Actualmente con el paso de los años esta teoría se ha convertido en una de las mas importantes en las ciencias físicas.

Concepto artístico de la sonda GP–B midiendo el espacio–tiempo curvo alrededor de la Tierra  mas información

El gran científico Albert Einstein desarrollo principalmente la física relativa. Esta sentó las bases para que los científicos demostraran la importancia y unidad principal de la energía , la materia, tiempo y el espacio. La equivalencia entre las energías gravitacionales y los cambios de la aceleración de un sistema propio.

Todo lo real era relativo, la masa era la longitud del tiempo que hasta entonces no era considerada. Esto significaba que si una persona esta parada viendo el pasar de un cuerpo a gran velocidad, la longitud que medirá o la masa que perciba sera diferente, incluso el tiempo.

El tiempo que perciba una persona dentro un móvil a una gran velocidad o a una determinado velocidad sera diferente de el que perciba un observador externo, un observador desde afuera. Eso revoluciono al mundo de la física hubo gente que le dijo que estaba loco.

Hay mas observaciones, materiales y ecuaciones al respecto de la relatividad física. Un ejemplo es la máxima velocidad en la que puede ir un cuerpo :

                                                 C=  3.108 m/s
300 000 k/s    es la máxima velocidad de un objeto

Se encuentran varios estudios científicos donde afirman que la velocidad de la luz va a una mayor velocidad.

Gracias a la física relativa se ha revolucionado como se ven las cosas realmente. Se dejo volar la imaginación y se hicieron posibles los viajes espaciales, saber y llegar hasta los agujeros negros, descubrir el espacio y entender la ciencia como nunca antes.
Para poder entender como es que la relatividad física es posible y conocer su fundamentos nos plantearemos lo siguiente:

Las velocidades en relatividad suelen estar dadas en relación al a velocidad de la luz.
V= 0,8 C m/s

En este caso es el 80% de la velocidad de la luz. La velocidad real seria:
                                                                           V= 0,8 C m/s  .  3. 108 m/s 

Como vemos la velocidad es relativa, pondremos un gran ejemplo a continuación para explicar la relatividad física.

Tenemos una nave en el espacio, donde sus tripulantes saben por las medidas de reloj que han salido hace 30 días.
La pregunta es ¿Que tiempo se percibirá desde la tierra? Siendo la tierra un observador en reposo o inercial.
Que ha pasado desde que salio la nave, que no coincidirá con los 30 días que marca el reloj de la nave?

Otra pregunta teniendo en del cuenta la longitud en reposo y la masa en reposo. ¿Que longitud percibirá o que masa percibirá un observador que este viendo pasar la nave en ese momento delante de  ella?

La longitud , sera pequeña ? Si ves pasar aun coche de carreras a vuestro tu lado a vuestro lado. La longitud parecerá que el coche es mas pequeño?

Uno se pregunta es tan largo? Este vehículo ah pasado muy rápido y la percepción es distinta.

Contracción de la longitud

La contracción de la longitud o largo del objeto se da en las magnitudes de la longitud, dilatación del tiempo y la masa.
Veremos cual es la longitud y la masa que percibe un observador  externo, inercial o en reposo.

Para saber porque se calculan las velocidades, contracciones, dilatamiento  y aumento de las magnitudes debemos saber que la velocidad de la tierras es similar a un auto. La tierra gira a velocidades impresionantes, a miles de km por hora.  Ahora mismo vamos en un coche de miles km por hora. Pero cuando nos movemos no lo percibimos. Dentro de la tierra nos movemos a lentas y pequeñas velocidades. Desde el exterior de la tierra ocurre totalmente lo contrario, lo que se ve es que la tierra gira impresionantemente.

Con una nave sucede algo similar,  esta puede ir a una velocidad de 10 m. por segundo.  Pero si se mira desde el exterior de esta, el observador lo vera que pasa a una mayor velocidad. Por eso entendemos que todo es relativo, dependiendo del punto de referencia que se tome.

Es relativo la masa en reposo o la longitud  en reposo o invariantes. Cuando la nave esta en reposo sin movimiento, la mido y la peso, las longitudes para una masa en reposo de la nave de ejemplo es la siguiente:

L= 20 m       longitud
m = 200kg       masa

Con estos datos sabremos cual es la longitud que aprecia un observador externo que ve pasar la nave delante de el.
La transformación o ecuaciones de Lorentz sirvieron como bases para la teoría de la relatividad sin ellas no hubiera sido posible que esta se desarrollara científicamente. Estas ecuaciones la aplicaremos en las longitudes, masa y tiempo respectivamente, cada una sera solucionada con la siguiente ecuación de Lorentz.

La contracción de Lorentz

Resolviendo la ecuación con la transformación de Lorentz, resulta que la longitud total de la nave vista desde alguien que lo ve desde afuera es 12 m. Mucho menos que los 20 m. iniciales.

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La masa en reposo o invariante, es la que vera el observador aumentara considerablemente por la contracción de la longitud a mayor velocidad.

A mayor velocidad la longitud del objeto se contrae y la masa aumenta.

Aumento de la masa

Esta masa seria relativa en física, utilizando los cálculos necesario siempre sera relativa junto al peso. Aquí vamos a poder ver como es que aumenta la masa en la física relativa. La masa total es de 333,6 kg. Mucho mas de los 200 kg.

Podemos apreciar en la zona izquierda las ecuaciones o transformaciones de Lorentz para la longitud, masa y tiempo. La  masa en movimiento es la resultante de la división de la masa en reposo o estado inerte 200 kg. dividido entre la velocidad. El resultado es el aumento de la masa.

A mayor velocidad mayor masa

Dilatación del tiempo

Este factor que vemos, es la resultante del incremento de tiempo en la relatividad física, vista desde el punto del observador inerte y desde el interior de la nave, es decir desde un sistema en movimiento no inercial.

La resultante del tiempo aumenta  a 50 días. Cuando un tripulante de la nave cree que han pasado 30 días. Desde el observador de la tierra se percibe que han pasado aun mas. En la relatividad física, si han pasado 30 años dentro de la nave, en la tierra habrían pasado en el calendario 50 años.

Esto cambia totalmente el concepto que se tenia antes de las investigaciones sobre la relatividad. Dando lugar a lo que hoy son las películas de ciencia ficción que revela la verdad de las cosas. En física todo es relativo dependiendo del punto de vista con que se mire.

Esto nos lleva  deducir lo siguiente:

  • Un objeto que va rumbo al espacio desde una cierta velocidad, visto por nuestros ojos desde la tierra. Es medido con el tiempo adecuado a nuestro realidad.
  • Esto es relativo a la visión y estado material del observador que yace en el interior de la nave que se dirige a una velocidad cada vez mayor. Aprecia las cosas exteriores con lentitud debido a su velocidad. A pesar del aumento de velocidad una vez fuera de la tierra, estas se elevan considerablemente.
  • Siendo estas dos observaciones relativas, la contracción de la longitud disminuye a mayor velocidad, vista desde la tierra aumentando paralelamente su masa.

A mayor velocidad la longitud del objeto se contrae y la masa aumenta.

La masa, longitud y el tiempo son relativos.

La dilatación o aumento del tiempo se hace presente vista desde el observador de la tierra. Vista desde el interior del objeto que se desplaza a cada  vez mayor velocidad el tiempo  se aprecia muy diferente a la vista desde el exterior.

En conclusión, por la contracción del espacio a na mayor velocidad el tiempo disminuye en la realidad del objeto en movimiento.

El espacio y tiempo en la relatividad

Albert Einstein tuvo la verdad y razón en sus teorías de la relatividad del tiempo y espacio. Los datos científicos lo respaldan y no hay espacio para la duda, como hace algunos años atrás.

Existe un vórtice en el área del espacio y tiempo alrededor de la Tierra. Estas coinciden exactamente con las predicciones y teorías de gravitación de Einstein.

El espacio tiempo esta siendo distorsionado exactamente como lo predice la Relatividad General.

El espacio y tiempo están entrelazados y forman una especie de tejido de 4 dimensiones nombrado espacio-tiempo. La masa de la Tierra genera una hendidura en este tejido, lo mismo sucede al apoyar un objeto en un material elástico. La gravedad es simplemente el movimiento de los objetos que siguen las lineas curvas de esta hendidura.

Si la Tierra estuviera sin movimiento en estado inercial, seria imposible la vida. El planeta no se mantiene estacionaria, muy al contrario esta gira  en torno a si mismo y este movimiento tuerce levemente la hendidura en el tejido del espacio. Este giro lo jala lo suficiente como para formar un remolino de 4 dimensiones.

Giroscopio del GP-B que tuvo la misión de comprobar la Teoría de Relatividad del Espacio- tiempo.

La teoría de la relatividad y el espacio -tiempo explicada en pocos minutos.

 

Bibliografia:

https://ciencia.nasa.gov/ciencias-especiales/04may_epic

https://es.wikipedia.org/wiki/Teoría_de_la_relatividad

https://asd.g sfc.nasa.gov/blueshift/index.php/2015/11/25/100-years-of-general-relativity/

 

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