Fundamentos de Física Moderna RELATIVIDAD ESPECIAL UN Fabián Andrés Peña Guerrero G2E25 19/06/2015.

Presentación del tema: "Fundamentos de Física Moderna RELATIVIDAD ESPECIAL UN Fabián Andrés Peña Guerrero G2E25 19/06/2015."— Transcripción de la presentación:

1 Fundamentos de Física Moderna RELATIVIDAD ESPECIAL UN Fabián Andrés Peña Guerrero G2E25 19/06/2015

2 RELATIVIDAD ESPECIAL - Postulados -  1. Primer postulado (principio de relatividad) La observación de un fenómeno físico por más de un observador inercial debe resultar en un acuerdo entre los observadores sobre la naturaleza de la realidad (es decir, la teoría debe presentar covariancia de Lorentz). O, la naturaleza del universo no debe cambiar para un observador si su estado inercial cambia. O, toda teoría física debe ser matemáticamente similar para cada observador inercial, presentando a lo sumo variaciones dentro del rango de las condiciones iniciales de la misma. O, las leyes del universo son las mismas sin que importe el marco de referencia inercial.  2. Segundo postulado (invariabilidad de c) La Luz siempre se propaga en el vacío con una velocidad constante c que es independiente del estado de movimiento del cuerpo emisor y del estado de movimiento del observador.

3 RELATIVIDAD ESPECIAL - Marcos de Referencia Inerciales -  En mecánica newtoniana, un sistema de referencia inercial es un sistema de referencia en el que las leyes del movimiento cumplen las leyes de Newton y, por tanto, la variación del momento lineal del sistema es igual a las fuerzas reales sobre el sistema, es decir un sistema en el que:  En cambio la descripción newtoniana de un sistema no-inercial requiere la introducción de fuerzas ficticias o inerciales de tal manera que:

4  Esto lleva a una definición alternativa, un sistema inercial es aquel en que el movimiento de las partículas puede describirse empleando sólo fuerzas reales sin necesidad de considerar fuerzas ficticias.  El concepto de sistema de referencia inercial también es aplicable a teorías más generales que la mecánica newtoniana. Así, en la Teoría de la relatividad especial también se pueden introducir los sistemas inerciales. Aunque en relatividad especial la caracterización matemática no coincide con la que se da en mecánica newtoniana, debido a que la segunda ley de Newton, tal como la formuló, no se cumple en la Teoría de la relatividad.

5 RELATIVIDAD ESPECIAL - Experimento de Michelson and Morley -  El experimento de Michelson y Morley fue uno de los más importantes y famosos de la historia de la física. Realizado en 1887 por Albert Abraham Michelson (Premio Nobel de Física, 19071 ) y Edward Morley, está considerado como la primera prueba contra la teoría del éter. El resultado del experimento constituiría posteriormente la base experimental de la teoría de la relatividad especial de Einstein.

6  En la base de un edificio cercano al nivel del mar, Michelson y Morley construyeron lo que se conoce como el interferómetro de Michelson. Se compone de una lente semiplateada o semiespejo, que divide la luz monocromática en dos haces de luz que viajan en un determinado ángulo el uno respecto al otro.  Con esto se lograba enviar simultáneamente dos rayos de luz (procedentes de la misma fuente) en direcciones perpendiculares, hacerles recorrer distancias iguales (o caminos ópticos iguales) y recogerlos en un punto común, en donde se crea un patrón de interferencia que depende de la velocidad de la luz en los dos brazos del interferómetro. Cualquier diferencia en esta velocidad (provocada por la diferente dirección de movimiento de la luz con respecto al movimiento del éter) sería detectada.  La distancia entre los espejos y el semiespejo tiene una longitud "L", es decir, el "Recorrido 1" es igual al "Recorrido 2".  Existe una diferencia entre los recorridos 1 y 2 observados en la Tierra y fuera de la Tierra (observador externo)

7 RELATIVIDAD ESPECIAL - Dilatación del Tiempo -  Sección 1.3.1  http://www.walter- fendt.de/ph14s/timedilation_s.htm

8 RELATIVIDAD ESPECIAL - Contracción de la Longitud -  La contracción de longitud consiste es análogo al anterior, el observador en reposo se da cuenta que las longitudes medidas por el observador en movimiento son sistemáticamente más cortas que las medidas por él mismo, como si las longitudes se hubieran contraído.

9 RELATIVIDAD ESPECIAL - Paradojas -  La paradoja de los gemelos (o paradoja de los relojes) es un experimento mental que analiza la distinta percepción del tiempo entre dos observadores con diferentes estados de movimiento.  Esta paradoja fue propuesta por Einstein al desarrollar lo que hoy se conoce como la teoría de la relatividad especial. Dicha teoría postula que la medida del tiempo no es absoluta, y que, dados dos observadores, el tiempo medido entre dos eventos por estos observadores, en general, no coincide, sino que la diferente medida de tiempos depende del estado de movimiento relativo entre ellos. Así, en la teoría de la relatividad, las medidas de tiempo y espacio son relativas, y no absolutas, ya que dependen del estado de movimiento del observador. En ese contexto es en el que se plantea la paradoja.