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Presentacion Relatividad
 

Presentacion Relatividad

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Teoria

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  • Aquí hablar de la introducción
  • Hablar del ejemplo del avión
  • Explicar ejemplo de la estación espacial
  • Explicar el ejemplo de la caja.
  • Explicar ejemplo dominio espacio-tiempo (alumnos en la misma aula)
  • mientras mayor sea el recorrido medido en el espacio, mayor será el intervalo del tiempo medido.
  • Explicar el ejemplo del reloj de luz en la nave
  • El astronauta sería más joven que el que hubiera permanecido en la Tierra; cuánto más joven dependería de la duración del viaje y de las velocidades relativas que hayan intervenido.
  • Podrían viajar a Proción (10,4 años de distancia) regresar en 21 años, para ellos habrían pasado 3
  • Explicar que cuando se venzan los problemas anteriores
  • Explicar que si se acelera una masa hasta c, se necesitaría una F inifinita
  • Establecer ejemplo del rayo de luz que se convierte en electron y positron
  • La luz no se desvía como consecuencia de interacción entre masas
  • Contrastar con la especial y el ejemplo del ejecutivo

Presentacion Relatividad Presentacion Relatividad Presentation Transcript

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJA AREA DE LA EDUCACION, EL ARTE Y LA COMUNICACION NIVEL DE PREGRADO CARRERA DE FÍSICO-MATEMÁTICAS “TEORÍA ESPECIAL Y GENERAL DE LA RELATIVIDAD” Informe presentado por: Manuel Cevallos
  • El movimiento es relativo Siempre que hablamos de movimiento, debemosespecificar la posición respecto de la cual esemovimiento se está observando y midiendo. Al lugarrespecto del cual se observa y se mide el movimientole damos el nombre de marco de referencia (claroestá el marco de referencia debe estar unido a unapartícula).Un objeto puede tener diferentesvelocidades respecto a diferentes marcos dereferencia.
  • Postulados de la teoría especial de la relatividad Primer Postulado  Todas las leyes de la naturaleza son las mismas en todos los marcos de referencia con movimiento uniforme.
  •  Sería muy peculiar si las leyes de la física variaran para observadores que se movieran a velocidades diferentes; significaría por ejemplo, que un jugador de billar que viajara en un trasatlántico en suave navegación tuviera que ajustar su estilo de juego a la rapidez del barco, o incluso a las estaciones del año a medida que la Tierra varía su rapidez orbital alrededor del Sol. En nuestra experiencia común no es necesario ajuste alguno de este tipo, y no hay experimento, por preciso que éste sea, que haya mostrado diferencia alguna en lo absoluto. Eso es lo que significa el primer postulado de la relatividad.
  • Segundo postulado Se encontrará que la rapidez de la luz en el espacio libre tiene el mismo valor sin importar el movimiento de la fuente o el del observador; es decir, la rapidez de la luz es invariante.
  •  Todos los observadores que midan la rapidez de la luz encontrarán que tiene el mismo valor “c”. La explicación de este hecho tiene que ver con la naturaleza del espacio y del tiempo. La medición del espacio y del tiempo es diferente para todos los observadores que se están moviendo unos respecto a otros. Quienquiera que se mueva en relación con usted se encuentra en un dominio diferente del tiempo. Las diferencias en las mediciones del espacio y del tiempo son despreciables a velocidades comunes, pero a medida que el movimiento relativo se aproxima a la rapidez de la luz, las diferencias se hacen apreciables
  • Espacio-tiempo El espacio en el que vivimos es tridimensional; es decir, podemos especificar la posición del cualquier sitio en el espacio con tres dimensiones. Una caja, por ejemplo, se describirá por su longitud, anchura y altura Pero las tres dimensiones no dan una imagen incompleta; existe una cuarta dimensión: el tiempo.
  •  Dos observadores uno junto al otro, en reposo relativo entre sí, comparten el mismo marco de referencia; los dos concordarían en las mediciones del espacio y el tiempo entre sucesos dados, de manera que podemos decir que comparten el mismo dominio del espacio- tiempo. Sin embargo si existe movimiento relativo entre ellos, no concordarán en estas mediciones del espacio y el tiempo.
  •  A velocidades ordinarias, las diferencias en sus mediciones son imperceptibles, pero a velocidades relativistas- es decir cercanas a la de la luz – las diferencias son apreciables. Cada observador está en un dominio diferente de espacio-tiempo, y sus mediciones del espacio tiempo difieren de las que realiza u observador en algún otro dominio del espacio-tiempo. c es el factor unificador entre los diferentes dominios de espacio- tiempo.
  • Dilatación del tiempo El tiempo no es absoluto sino relativo al movimiento entre el observador y el suceso que se está observando.
  •  La relación entre el tiempo to en el marco de referencia propio del observador y el tiempo t relativo, medido en otro marco de referencia, es to t= 2 v 1− 2 c
  • El viaje de un gemelo Una bella ilustración de la dilatación del tiempo es la hipótesis clásica de lo que sucedería si uno de dos gemelos realizara un viaje redondo espacial a alta velocidad. Sus edades serían diferentes al regresar el gemelo astronauta, y la diferencia reflejaría el espacio-tiempo diferente en el que cada uno había existido.
  • Viaje espacial Uno de los argumentos planteados contra la posibilidad de un viaje humano interestelar que nuestro periodo de vida es demasiado corto- al menos para las estrellas distantes- Pero en estos argumentos no se toma en cuenta la dilatación del tiempo. El tiempo para una persona que se encuentre a bordo de un cohete a alta velocidad no son los mismos.
  • Limitantes La tecnología actual no permite realizar estos viajes. La radiación es el problema más grande. En la actualidad no se conoce manera alguna de proteger las naves contra ese intenso bombardeo de radiación durante periodos prolongados. Otro problema sería el de la energía y el combustible
  • Viajes en el tiempo Las personas podrían tener la posibilidad de realizar un viaje y regresar en un siglo futuro que eligieran Las personas podrían saltar hacia el futuro, con un poco de consumo de su propio tiempo, pero no podrían viajar hacia el pasado; nunca podrían regresar a la misma era de la Tierra en la que dijeron adiós. ¿Pero por qué? Porque el tiempo viaja en un solo sentido: hacia delante.
  •  Podemos ver hacia el pasado, pero no podemos ir hacia él. Lo que podemos hacer es especular acerca de la posibilidad de que el tiempo pudiera moverse hacia el pasado así como hacia el futuro. Se ha establecido la hipótesis de que, de hecho, pueden existir partículas que se mueven más rápido que la luz y hacia atrás en el tiempo, llamadas “taquiones”.
  • Contracción de la longitud Conforme los objetos se mueven a través del espacio- tiempo, tanto el espacio como el tiempo sufren cambios en su medida. Las longitudes de los objetos parecen contraerse si los movemos a velocidades relativistas. 2 v L=L 1− 2 0 c
  •  La contracción sólo ocurre en la dirección del movimiento. Si un objeto se mueve en sentido horizontal, no se representa contracción alguna verticalmente. ¿En realidad los objetos se contraen a velocidades relativistas? Es importante reforzar este concepto, porque muchas falsas interpretaciones de la relatividad tienen su base en él El objeto no se contrae, se contrae una medida del objeto desde otro marco de referencia.
  • Aumento de la masa con la rapidez Hay una velocidad límite en el universo: “c” No podemos acelerar objeto material alguno lo suficiente para que alcance la velocidad de la luz, mucho menos sobrepasarla. La relación entre la masa y la velocidad está dada por: m0 m= v2 1− 2 c
  • Equivalencia masa-energía El aspecto más notable de la relatividad especial es la ley de Einstein de la equivalencia entre la masa y energía. La deducción de Einstein para la equivalencia masa- energía se expresa en lo que podría llamarse la ecuación del siglo XX: E = mc 2
  •  Debido a la gran magnitud de c, la velocidad de la luz, una masa pequeña corresponde a una enorme cantidad de energía. Por ejemplo, la energía equivalente a un solo gramo de cualquier materia es mayor que la utilizada por las poblaciones de nuestras ciudades más grandes. Esta ecuación es más que una fórmula para la conversión de masa en energía o viceversa: establece, para todos los fines prácticos, que la masa y la energía son idénticas. La masa es sencillamente energía congelada.
  • Principio de correspondencia  Antes de que cualquier teoría nueva pueda aceptarse, debe satisfacer el principio de correspondencia.  Este principio establece que cualquier teoría nueva o cualquier nueva descripción de la naturaleza debe concordar con la antigua, en donde ésta da resultados correctos.  Si las ecuaciones de la relatividad especial son válidas, deben corresponder a las de la mecánica clásica, si se consideran velocidades mucho menores que la de la luz.  Así, para las velocidades “cotidianas”, el tiempo, la longitud y la masa de los objetos en movimiento no cambian en esencia. Las ecuaciones de la relatividad especial se cumplen para todas las velocidades, aunque sólo son significativas para velocidades cercanas a la de la luz.
  • Teoría General de la Relatividad Es en esencia una nueva teoría de la gravitación y se fundamenta en la idea de que los efectos de la gravitación y de la aceleración no pueden distinguirse entre sí.
  • Principio de equivalencia El principio de equivalencia establece que las observaciones hechas en un marco de referencia acelerado no pueden distinguirse de las que se hagan en un campo gravitacional newtoniano. El principio se cumple para todos los fenómenos.
  • Desviación de la luz por la gravedad Para explicar la desviación de la luz en un campo gravitacional, un observador newtoniano podría atribuir una masa a esa luz. La luz se desvía si viaja en una configuración geométrica espacio-tiempo que se combe.
  •  La presencia de la masa es el resultado de la combadura del espacio-tiempo y, por lo mismo, una combadura del espacio-tiempo se manifiesta como una masa. La masa de la Tierra es demasiado pequeña para combar de manera apreciable el espacio-tiempo que la rodea, el cual es prácticamente plano, de modo que no suele detectarse la desviación de la luz en nuestro medio ambiente inmediato.
  • Gravedad y Tiempo:desplazamiento gravitacional hacia el rojo Un ejecutivo que trabaje en la planta baja de un alto rascacielos envejecerá con mayor lentitud que su hermano gemelo que trabaje en el último piso. La diferencia es muy pequeña, sólo unas cuántas millonésimas de segundo por década, porque la diferencia en el campo gravitacional terrestre, abajo y arriba del rascacielos, es muy pequeña.
  •  Las mediciones del tiempo no sólo dependen del movimiento relativo, sino también de las intensidades relativas de los campos gravitacionales de las regiones en que se presentan y se miden los eventos. En aquellos sitios en los que se ve que la gravitación es más intensa, se ve que los sucesos avanzan con mayor lentitud hacia el futuro. Es importante hacer notar la naturaleza relativista del tiempo, tanto en la relatividad especial como en la general. En las dos teorías, no hay manera de que podamos extender la duración de nuestra propia existencia; es posible que otros que se muevan a velocidades diferentes, o en campos gravitacionales diferentes, le atribuyan a usted una gran longevidad, pero esa longevidad se ve desde el marco de referencia de aquellos; nunca desde el nuestro.
  • Gravedad, espacio y una nueva geometría Las mediciones de la distancia dependerán de la intensidad del campo gravitacional, incluso si no interviene movimiento relativo alguno. La gravedad hace que el espacio sea no euclidiano
  •  La esencia es que la gravedad es una manifestación de la geometría del espacio-tiempo; un campo gravitacional es una combadura geométrica de éste. La presencia de la masa da por resultado la curvatura o combadura del espacio-tiempo, y por lo mismo, una curvatura del espacio-tiempo se revela como masa.
  • Ondas gravitacionales Todo objeto tiene masa y, por tanto, forma una protuberancia o depresión en el espacio-tiempo que lo rodea. Cuando un objeto se mueve, el alabeo del espacio-tiempo que lo rodea se mueve para reajustarse a la nueva posición. Las ondas que emanan de las fuentes gravitacionales a la velocidad de la luz y se llaman ondas gravitacionales.
  • Gravitación newtoniana y einsteniana Einstein formuló su nueva teoría de la gravitación, se dio cuenta de que, si su teoría era válida, sus ecuaciones debían reducirse a las ecuaciones newtonianas de la gravitación. Eistein demostró que la ley de Newton de la gravitación es un caso especial de la teoría más amplia de la relatividad.
  •  Porque esta gran humanidad ha dicho ¡basta! y ha echado a andar. Y su marcha de gigantes, ya no se detendrá hasta conquistar la verdadera independencia, por la que ya han muerto más de una vez inútilmente. Che