El otro problema. La teoría de la relatividad

Presentación del tema: "El otro problema. La teoría de la relatividad"— Transcripción de la presentación:

1 El otro problema. La teoría de la relatividad

2 Puntos de vista y espacio Trayectoria del farol desde el tren
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3 Puntos de vista y espacio Trayectoria del farol desde la estación
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4 Puntos de vista y espacio ¿Quién tiene razón?
¿El jefe de estación está quieto?

5 Hay un sistema de referencia privilegiado
La Tierra está en reposo. El Sol está en reposo. Las estrellas fijas están en reposo. El espacio está en reposo.

6 ¿Hay algo quieto en el Universo?

7 ¿La Tierra está quieta?

8 ¡Que paren el mundo que yo me bajo!

9 ¿El Sol está quieto?

10 El Sol se mueve alrededor de nuestra galaxia: la Vía Láctea

11 ¿Podemos hablar de velocidad sin decir respecto a qué?

12 PROBLEMA DE LA RELATIVIDAD
¿Será posible encontrar unas leyes generales sobre los movimientos que valgan para explicar el movimiento de un cuerpo sea cual sea el sistema de referencia elegido?

13 Volvamos a la estación y demos un farol al hombre
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14 Cuando las situaciones se invierten
¿los puntos de vistas también? animación

15 ¿Dependen las trayectorias del punto de vista?
La viajera y el jefe de estación dibujaron una misma trayectoria de forma diferente porque tenían puntos de vista diferentes.

16 La solución de la Física Clásica
Es imposible distinguir un sistema en reposo absoluto de otro que se mueve con movimiento rectilíneo y uniforme (SRI) Principio de relatividad de Galileo: Las leyes de la Mecánica se escriben igual para todos los sistemas de referencia inerciales (SRI)

17 Transformaciones de Galileo
Transformaciones.bmp

18 Curiosidades de la luz La velocidad de la luz es la misma para todos los observadores
animación c c+v

19 Curiosidades de la luz El fotón: el más independiente y el más veloz

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21 Principios de la teoría especial de la relatividad.
1.- Las leyes fundamentales de toda la Física (la Mecánica y el Electromagnetismo) son las mismas en todos los diferentes sistemas inerciales, no habiendo manera de distinguir si el sistema se halla en reposo o en movimiento rectilíneo y uniforme. 2.- La luz se propaga en el espacio con una velocidad “c” que es indepenciente del posible estado de movimiento de la fuente emisora. El primer principio ya se cumplía en la mecánica clásica, pero ahora se extiende a toda la Física y el segundo ya estaba establecido en el electromagnetismo, pero de los dos principios tomados conjuntamente se deducen algunas consecuencias.

22 Consecuencias 1.- La velocidad de la luz también es independiente del movimiento que tenga el observador respecto de la fuente. 2.-Es imposible que un cuerpo se mueva a una velocidad igual o superior a la de la luz. 3.- El intervalo de tiempo entre dos sucesos depende del estado de movimiento de quien lo mida (dilatación del tiempo) 4.- La longitud o distancia entre dos puntos depende del sistema de referencia. (contracción de la longitud)

23 1.- La velocidad de la luz también es independiente del movimiento que tenga el observador respecto de la fuente. F O O` v

24 2.-Es imposible que un cuerpo se mueva a una velocidad igual o superior a la de la luz.
Aplicando el segundo postulado de la relatividad la luz se tiene que alejar de B y de A a la velocidad c. Eso sólo es posible si el vehículo A no alcanza a la onda. A

25 Curiosidades de la luz ¿Hay en el Universo un límite de velocidad?

26 ¿Dependerá el tiempo del punto de vista?

27 Puntos de vista y tiempo Funcionamiento del artilugio
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28 Mira y responde

29 Puntos de vista y tiempo Lo que ve el jefe de estación
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30 El tiempo también es relativo
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31 Puntos de vista y tiempo Lo que ve la viajera
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32 Puntos de vista y velocidad constante
La velocidad del tren respecto a la estación era constante.

33 Puntos de vista y aceleración Paradoja de los gemelos
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34 Viaje a la península Viajes en avión Efecto de la relatividad en un viaje de Canarias a la Península.

35 Máquina del Tiempo (unidireccional)
Según Einstein, viajar al futuro es fácil...sólo hay que espera a que llegue...

36 Máquina del Tiempo (unidireccional)
Teoría naves espaciales con velocidades cercanas a la de la luz nos llevarían al futuro Realidad el “muón viajero”

37 ¿Quién fuera un Super-Muón?
En la Tierra recibimos partículas que se generan en las capas altas de la atmósfera. Estas partículas, llamadas "muones", recorren m a una velocidad de 0,998 c, con lo que desde nuestro punto de vista el tiempo que tardan en llegar es de 31,6 microsegundos. Sin embargo, sabemos que cuando los muones están en reposo viven alrededor de 2 microsegundos. ¿Cómo han conseguido sobrevivir a un viaje que dura 15 veces su vida? Esta paradoja se puede explicar haciendo uso de la dilatación temporal: las partículas han sido aceleradas a velocidades tan cercanas a la de la luz, que mientras en la Tierra han transcurrido 31,6 microsegundos ellas sólo han envejecido 2 microsegundos.

38 Contracción del Espacio
¡Qué cerca está la Tierra! ¡Qué lejos está el cielo!

39 4.- La longitud o distancia entre dos puntos depende del sistema de referencia. (contracción de la longitud) contracción longitudes.bmp

40 Contracción del Espacio
Para nosotros (y para los muones en la Tierra) la montaña mide m Para el muón viajero la montaña mide tan sólo 600 m

41 Ejercicio sobre la contracción y la dilatación
Un astronauta se halla en una nave que se aleja de la Tierra con una rapidez de 0,8 c, hacia un planeta exterior que dista de la Tierra 10 años luz. Calculad: A) La duración del viaje medida desde un observador terrestre y según el astronauta. B) La distancia entre los dos planetas según ambos observadores.

42 Transformaciones de Lorentz
X Transformaciones de Galileo

43 Viajes espaciales, máquinas del tiempo...

44 Viaje al centro de nuestra galaxia

45 Viaje al centro de nuestra galaxia y al futuro
El centro de la galaxia está a años luz de nuestro sistema solar.

46 Un viaje de años ¿no es demasiado para una vida humana?

47 años ¿para quién? Tardarían más de años terrestres en ir y volver...pero a ellos les parecería mucho menos....

48 Viaje de ida

49 Contracción de Fitzgerald-Lorentz
¿Cómo es posible? Contracción de Fitzgerald-Lorentz Para nuestros navegantes a una velocidad cercana a la de la luz, la distancia que desde la Tierra es de años luz años se ha contraído hasta 20 años luz d = v t = c 20 años = 20 años luz

50 Velocidad de la nave, Efecto Doppler y aberración de la luz
(Haz clic en la animación)

51 Viaje de vuelta

52 Comunicación con la Tierra
(Haz clic en la animación)

53 Naves espaciales máquinas de tiempo (al futuro)
Cuando los astronautas regresen a sus casas habrán transcurrido años terrestres, y lo más seguro es que deseen volver a la Tierra que dejaron...pero su nave sólo viaja al futuro...