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Física General II Relatividad Especial Sexta Unidad.

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Presentación del tema: "Física General II Relatividad Especial Sexta Unidad."— Transcripción de la presentación:

1 Física General II Relatividad Especial Sexta Unidad

2 Capacitantes Demostrar que sabe describir el movimiento relativo a diferentes marcos de referencias Demostrar que sabe describir el movimiento relativo a diferentes marcos de referencias Demostrar que conoce los postulados de la teoría de la relatividad especial y explicar como de los mismos se deducen los conceptos de dilatación del tiempo y las contracciones de Lorentz. Demostrar que conoce los postulados de la teoría de la relatividad especial y explicar como de los mismos se deducen los conceptos de dilatación del tiempo y las contracciones de Lorentz. Ser capaz de determinar el tiempo transcurrido para una partícula relativística en dos marcos de referencia distintos. Ser capaz de determinar el tiempo transcurrido para una partícula relativística en dos marcos de referencia distintos. Ser capaz de determinar la equivalencia entre masa y energía. Ser capaz de determinar la equivalencia entre masa y energía. Demostrar que sabe calcular el momentum y la energía para una partícula relativística. Demostrar que sabe calcular el momentum y la energía para una partícula relativística.

3 Relatividad Galileana Las leyes de la mecánica son validas en todos los marcos de referencia inerciales. Las leyes de la mecánica son validas en todos los marcos de referencia inerciales. Ejemplo: Si una pasajera que viaja en un automóvil que se mueve con velocidad constante vierte una soda en un vaso desechable, los resultados son los mismos que si ella hubiera efectuado esta tarea en su casa. Ejemplo: Si una pasajera que viaja en un automóvil que se mueve con velocidad constante vierte una soda en un vaso desechable, los resultados son los mismos que si ella hubiera efectuado esta tarea en su casa.

4 Michelson-Morley 1881 Experimento falló pero es un éxito. Experimento para probar la existencia del éter. Se observaba si la velocidad de la luz cambiaba debido a la dirección en que la Tierra se movía a través del éter. Experimento para probar la existencia del éter. Se observaba si la velocidad de la luz cambiaba debido a la dirección en que la Tierra se movía a través del éter. Éter es el propuesto medio mecánico donde se propagan las ondas electromagnéticas. Éter es el propuesto medio mecánico donde se propagan las ondas electromagnéticas. Experimento no encontró la presencia de un marco de referencia absoluto que estaba estacionario con el éter donde las ecuaciones de Maxwell eran validas. Experimento no encontró la presencia de un marco de referencia absoluto que estaba estacionario con el éter donde las ecuaciones de Maxwell eran validas. Conclusión: Las ecuaciones para ondas mecánicas no aplican para ondas electromagnéticas. Teorías de mecánica newtoniana y la teoría de electromagnetismo no presentan correspondencia. Conclusión: Las ecuaciones para ondas mecánicas no aplican para ondas electromagnéticas. Teorías de mecánica newtoniana y la teoría de electromagnetismo no presentan correspondencia.

5 Dilema ¿Por que las ondas electromagnéticas no parecen obedecer los postulados de relatividad galileana? ¿Por que las ondas electromagnéticas no parecen obedecer los postulados de relatividad galileana? Einstein encontró la solución al problema y se publicó en el Einstein encontró la solución al problema y se publicó en el 1905.

6 Teoría de Relatividad Especial La velocidad de la luz en el espacio libre es independiente del movimiento de la fuente o del observador. Siempre su valor es c = 3 x 10 8 m/s en el vacío. La velocidad de la luz en el espacio libre es independiente del movimiento de la fuente o del observador. Siempre su valor es c = 3 x 10 8 m/s en el vacío. Las leyes de la Física son las mismas en todos los marcos de referencia inerciales. Las leyes de la Física son las mismas en todos los marcos de referencia inerciales.

7 Consecuencias de la Relatividad Especial Cambia el concepto de simultaneidad Cambia el concepto de simultaneidad Velocidad relativística Velocidad relativística Dilatación del tiempo Dilatación del tiempo Contracción de Lorentz Contracción de Lorentz

8 Simultaneidad No existe tiempo absoluto No existe tiempo absoluto La velocidad de la luz tiene un valor finito. La velocidad de la luz tiene un valor finito. El tiempo se marca por eventos o ocurrencias. El tiempo se marca por eventos o ocurrencias. Para un observador en reposo dos eventos son simultáneos si ocurren al mismo tiempo. Para un segundo observador en movimiento, los mismos eventos ocurrirán en diferentes tiempos. Para un observador en reposo dos eventos son simultáneos si ocurren al mismo tiempo. Para un segundo observador en movimiento, los mismos eventos ocurrirán en diferentes tiempos. Nos movemos a velocidades muy lentas comparadas con la velocidad de la luz para poder observar la diferencia. No obstante, es detectable. Nos movemos a velocidades muy lentas comparadas con la velocidad de la luz para poder observar la diferencia. No obstante, es detectable.

9 Velocidad Relativística Relatividad Galileana no aplica Relatividad Galileana no aplica u = u + v u = u + v Las velocidades se suman usando Las velocidades se suman usando

10 Dilatación del Tiempo Un observador en reposo con respecto a un reloj registra un intervalo de tiempo propio δt 0. Un observador en reposo con respecto a un reloj registra un intervalo de tiempo propio δt 0. Un observador que se mueve respecto al reloj observa un intervalo de tiempo alargado δt Un observador que se mueve respecto al reloj observa un intervalo de tiempo alargado δt

11 Contracción de Lorentz Un observador en movimiento con velocidad v relativa a una varilla de largo propio l 0 observa que la varilla se contrae a un largo l igual a Un observador en movimiento con velocidad v relativa a una varilla de largo propio l 0 observa que la varilla se contrae a un largo l igual a

12 Relación masa-energía E = mc 2 La constante de proporcionalidad es c La constante de proporcionalidad es c Energía y masa son equivalentes Energía y masa son equivalentes Puedes convertir masa en energía. Puedes convertir masa en energía. Ex: Bombas Nucleares Ex: Bombas Nucleares La energía radiante puede convertirse en partículas con masa. La energía radiante puede convertirse en partículas con masa. Después del Big Bang la radiación se condensó en partículas (ie. quarks) Después del Big Bang la radiación se condensó en partículas (ie. quarks)

13 Momentum relativístico Momentum es el producto de masa de reposo (m 0 ) por velocidad. Momentum es el producto de masa de reposo (m 0 ) por velocidad. Si combinamos la masa y la velocidad relativística obtenemos el momentum relativístico: Si combinamos la masa y la velocidad relativística obtenemos el momentum relativístico:

14 Energía de una partícula La energía cinética es: La energía cinética es: La energía total: La energía total:

15 Efecto Doppler La frecuencia de una onda electromagnética puede ser alterada por una fuente que se acerca o aleja de un observador. La frecuencia de una onda electromagnética puede ser alterada por una fuente que se acerca o aleja de un observador.


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