Descubre los fundamentos de la teoría especial de la relatividad en 4 sencillos pasos
La teoría de la relatividad especial se basa en una serie de postulados que deben ser satisfechos para ser considerada una teoría plausible en términos físicos, en consonancia con la electrodinámica clásica. Originalmente propuestos por Einstein, estos postulados han sido perfeccionados minuciosamente para establecer un axioma sólido en la teoría de la relatividad.
Examen definitivo sobre la Teoría de la relatividad
¿Es cierto o no que según Albert Einstein, la masa de un cuerpo representa su carga?
¿Es verdad o no que según la formulación de Einstein, la energía emitida no depende de las características del cuerpo?
¿Los interferómetros realmente son dispositivos ópticos sensibles que comparan las longitudes de las trayectorias de la luz en dos direcciones perpendiculares entre sí?
Críticaseditar
La formulación original de los postulados de Einstein no era lo suficientemente clara. Debido a la confusión existente en los trabajos de Einstein o W. E. Pauli sobre la velocidad coordenada de la luz y la velocidad física de la luz, se pensó que el segundo postulado debía ser modificado. Esto se debe a que la velocidad coordenada de la luz puede variar según la dirección y puede superar en valor absoluto a c. Sin embargo, si se diferencia adecuadamente entre la velocidad coordenada y física, el segundo postulado se mantiene sin problemas, aplicándose siempre a...
Algunos críticos, entre ellos A. A. Logunov, han señalado que Einstein sostenía que la relatividad especial solo era aplicable a sistemas inerciales. Este enfoque llevó a Einstein a intentar resolver la paradoja de los gemelos utilizando la relatividad general, aunque Logunov demostró que los cálculos pueden realizarse dentro del marco de la relatividad especial, obteniendo el mismo resultado que Einstein con la relatividad general. [4]
Debido a estas deficiencias, algunos autores han propuesto una redefinición más formal de los postulados de la relatividad especial. Esto implica asumir que la geometría del espacio físico en esta teoría se deriva de la construcción llamada espacio de Minkowski, lo que permite una formulación intrínseca sin el uso de un tipo particular de coordenadas. Sin embargo, Einstein se limitó principalmente a las coordenadas galileanas, por lo que creía que la teoría era menos general de lo que realmente es. Al partir de la estructura...
Fundamentos de la relatividad especial
La Teoría de la Relatividad Especial de Einstein se encarga de explicar el movimiento a través de enormes distancias a una velocidad cósmica: la velocidad de la luz. El reconocido físico fundamentó su teoría en dos postulados simples, teniendo en cuenta cómo se llevan a cabo las mediciones.El primer postulado de Einstein se basa en los sistemas de referencia, los cuales establecen las velocidades en relación a ellos. Un resultado de gran importancia de este postulado es la famosa ecuación de equivalencia masa-energía (E = mc^2), que se aplica en un movimiento cercano a la velocidad de la luz.
Además, Einstein afirmó que las leyes de la física son iguales para todos los observadores que no están acelerados, y que la velocidad de la luz en el vacío es constante, independientemente de la velocidad del observador. Esta consideración prudente es esencial en la teoría de la relatividad.
Gracias a su trabajo, pudimos comprender mejor el movimiento a través de grandes distancias y la constante velocidad de la luz en el vacío, un descubrimiento crucial para la física moderna.Las Fórmulas de la Teoría de la Relatividad Especial
¿Es posible que los intervalos de tiempo varíen de un observador a otro? No nos referimos a cuando el aburrimiento hace que una hora parezca una eternidad, o cuando pasa volando. Aunque intuitivamente pensamos que el tiempo es universal, en algunas situaciones parece ir más rápido o más lento. Esto se debe a que medir el tiempo depende del movimiento relativo del observador con respecto al proceso que se está midiendo.
Figura 2: El transcurso del tiempo en una carrera es igual para todos los observadores, pero puede verse afectado por su velocidad relativa.
Un observador en la Tierra y otro desplazándose de Berlín a Barcelona a una velocidad cercana a la luz verán el mismo espectáculo de fuegos artificiales, pero en momentos diferentes. Mientras el segundo observador verá primero los fuegos de Barcelona y luego los de Berlín, el observador en la Tierra percibirá que ambos eventos suceden al mismo tiempo.
Demostraciones de la teoría de la relatividad restringida
El oro y su color amarillo: el oro es un metal precioso que se caracteriza por su característico color amarillo. Este tono tan llamativo se debe a la forma en que la luz blanca se refleja en él.
Cuando la luz incide en el oro, las longitudes de onda se absorben y vuelven a emitir, pero al ser largas, se concentran principalmente en el espectro amarillo, naranja y rojo. Por otro lado, las longitudes de onda más cortas, como el azul y el violeta, se pierden en este proceso, por lo que el oro adquiere su tonalidad amarilla distintiva.
Mercurio y su forma líquida: al igual que el oro, en el mercurio las partículas como los electrones se mantienen cerca del núcleo, debido a su velocidad y su mayor masa. Debido a esta mayor unión entre los átomos de mercurio, se puede fundir a temperaturas más bajas que otros metales y se presenta en forma líquida.
Primer Postulado de Einstein
En la teoría de la relatividad especial, Einstein estableció un primer postulado en el que se aborda el concepto de marcos de referencia. Todos los objetos se miden en relación a una referencia, como por ejemplo, el movimiento de un automóvil con respecto a su punto de partida o la carretera en la que se desplaza. De manera similar, el movimiento de un proyectil se mide respecto a la superficie desde donde fue lanzado, y la órbita de un planeta se mide en función de la estrella alrededor de la cual gira.
Ahora bien, ¿qué son los marcos de referencia más simples? Pues bien, estos son conocidos como marcos inerciales, en los cuales un objeto en reposo permanece inmóvil y uno en movimiento se desplaza en línea recta a una velocidad constante, a menos que sea afectado por una fuerza externa.
Los marcos inerciales son fundamentales cuando se trata de las leyes de la física, ya que en ellos parecen ser más sencillas y predecibles. Por ejemplo, cuando estás en un avión volando a una velocidad y altitud constantes, las leyes de la física funcionan de la misma manera que si estuvieses sobre la superficie terrestre. Sin embargo, en un avión en pleno despegue, las cosas se complican un poco. En estas situaciones, la fuerza neta ((F)) sobre un objeto no es igual al producto de su masa y aceleración ((ma)), sino que se ve afectada por una fuerza ficticia adicional. Esto hace que la situación sea menos simple que en un marco inercial.
De esta forma, resulta evidente que los marcos de referencia ejercen una gran influencia en la descripción de los fenómenos físicos, y que aquellas situaciones en las que se utiliza un marco inercial son más fáciles de comprender y analizar. Sin embargo, es importante tener en cuenta que en algunos casos, como en el ejemplo del avión en despegue, es necesario considerar otros factores para entender completamente el comportamiento de un objeto en movimiento.
Resumen
El documento con el título "13.2: Postulados de Einstein" se encuentra disponible bajo una licencia CC BY 4.0 y ha sido escrito, modificado y/o seleccionado por OpenStax.
El Impacto de la Masa y Energía en Septiembre de
No obstante, el mencionado artículo no fue el único. Einstein se mantuvo obsesionado con la teoría de la relatividad durante todo el verano de 1905 y, en septiembre, envió un segundo artículo como una especie de idea complementaria.
Este segundo artículo estaba basado en otro experimento mental. Se imaginaba un objeto en reposo, escribía el famoso científico. Ahora, imagina que, de manera espontánea, emite dos pulsos de luz idénticos en direcciones opuestas. Como resultado, el objeto permanecerá en su lugar, pero debido a que cada pulso lleva consigo cierta cantidad de energía, la energía total del objeto en sí disminuirá.
Entonces, Einstein se planteaba: ¿cómo sería visto este proceso por un observador en movimiento? Desde su perspectiva, el objeto simplemente seguiría avanzando en una línea recta mientras los dos pulsos se alejan de él. Sin embargo, a pesar de que la velocidad de ambos pulsos sería la misma (la velocidad de la luz), sus energías serían diferentes: aquel que se mueve hacia delante, en la misma dirección del movimiento, tendría una energía mayor que el que se desplaza en sentido contrario.
Las grabaciones de Albert Einstein en Genius la producción de National Geographic
Corrección en la velocidad de la luz
Después de la revisión de nuestro artículo anterior, se ha encontrado un error en la medición de la velocidad de la luz. En lugar de afirmar que su velocidad es de 299 792 metros por segundo, es importante señalar que en vacío es de 299 792 458 metros por segundo. Este cambio ha sido realizado para asegurar la precisión y exactitud de la información proporcionada a nuestros lectores.
Este dato es de vital importancia en el campo de la física, ya que la velocidad de la luz es una constante universal utilizada en numerosos cálculos y teorías científicas. Por lo tanto, es esencial que se brinden cifras precisas y actualizadas para su comprensión y aplicación correcta en el ámbito académico y científico.
Agradecemos a nuestros lectores por señalar este error y nos comprometemos a seguir proporcionando contenido confiable y preciso en nuestras publicaciones. Nuestro objetivo es divulgar información veraz y útil que pueda contribuir al avance del conocimiento y desarrollo de nuevas investigaciones en diversas disciplinas. Gracias por su confianza en nuestro medio.
