TEORÍA DE LA RELATIVIDAD ESPECIAL, EXPLICACIÓN SIMPLE

La teoría de la relatividad especial, fue publicada por Albert Einstein en 1905 y es sin dudas una de las teorías revolucionarias del siglo 20, cambio la forma de ver el mundo que nos rodea.

Pero la idea de este articulo no es detenernos en acontecimientos históricos si no mas bien tratar de explicar, mediante un ejemplo practico concreto de que se trata y como fue razonada.

Durante mucho miles de años, al hablar del tiempo se creyó que era constante, es decir que un segundo para un observador en estado de reposo transcurre igual que para otro viajando grandes distancias a grandes velocidades.

La teoría de la relatividad de Einstein, puso en duda esta afirmación y dejo en evidencia que el mundo funciona de otra manera, a partir de ese acontecimiento el tiempo deja de ser una constante universal en el universo.

POSTULADOS

Einstein ideo toda su teoría en base a dos postulados.

  • La velocidad de la luz es una constante en el universo, se define con la letra C, esto quiere decir que para cualquier sistema de referencia la velocidad de la luz es la misma. Michelson y Morley, dos cientificos brillantes años antes intentando demostrar la existencia del ETER, comprabaron esta propiedades de la velocidad de la luz.
  • Las leyes de la fisica son las mismas mientras el sistema de referencia sea el mismo e inercial. Esto significa que a iguales sistemas de referencias las leyes se deben cumplir de igual manera en ambos.

EXPLICACIÓN SIMPLIFICADA

La siguiente ilustración muestra el razonamiento que hizo Einstein para comenzar a darle forma a su teoría, pero vamos a explicar un poco de que se trata todo esto.

Supongamos un tren viajando a grandes velocidades, dentro de un vagón de tren un observador (a) coloca un espejo en el techo y emite un haz de luz desde la parte inferior, al tomar las mediciones el observador notara que el haz de luz en ir y volver demorara un tiempo Δt y recorrerá una distancia D.

Ahora supongamos un observador (b) que mira el suceso desde fuera del vagón (observa desde la estación de tren), este observador percibirá que la distancia recorrida por el haz de luz es mayor, dado que recorre al estar en movimiento la distancia recorrida sera la hipotenusa del triangulo.

relatividad

 

Para entender un poco mas el concepto, el siguiente ejemplo ilustra dos fotones de luz rebotando entre dos espejos de manera indefinida, la primera vía de la animación representa como lo veríamos desde dentro del vagón de tren, el observador que se encuentra en su interior, mientras que la segunda representa el punto de vista del observador que lo mira desde afuera.

teoria de la relatividad especial

gentileza de es.gizmodo.com

Ahora hagamos este razonamiento, en ambos sistemas de referencia la velocidad de la luz “C” es la misma, la distancia percibida por un observador dentro del vagón es distinta de la que percibe el que lo mira desde afuera.

Entonces si conocemos un poco de física básica sabemos que el tiempo trascurrido respeta la siguiente ecuacion.

ecuacion de distancia

Entendiendo esto podemos ver que si la velocidad es constante en los dos sistemas y que la distancia vista por cada observador es distinta si o si el tiempo tiene que cambiar, lo que significa que el tiempo transcurre distinto para un observador en estado de reposo que para uno que se mueve a altas velocidades.

La siguiente ecuacion representa la relación existente entre el tiempo transcurrido por el observador en reposo (fuera de la nave) respecto del que se encuentra viajando en ella.

ecuaciones teoria de la relatividad especial

 

CONSECUENCIAS DE LA TEORÍA DE LA RELATIVIDAD

  • Nada puede viajar mas rápido que la velocidad de la luz, esta es la constante universal del universo.
  • El tiempo y el espacio dejan de ser absolutos, lo que para un observador puede ser un segundo para otro ese mismo suceso puede demorar mucho mas.
  • Concepto de simultaneidad, dos sucesos pueden ser simultáneos para un observador pero para otro no serlo, la siguiente animación muestra como tres sucesos A By C pueden varían su simultaneidad dependiendo de la velocidad en la que se mueva el observador.
    sucesos temporales relatividad

    gentileza de e-ducativa.catedu.es

     

REFERENCIAS

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5 comentarios sobre “TEORÍA DE LA RELATIVIDAD ESPECIAL, EXPLICACIÓN SIMPLE

  • Hay algo que no me cuadra, te agradecería que me lo desmintieras. ¿ porque describe un movimiento perpendicular en el caso del vagón en movimiento ? ¿ porque va de igual modo hacia el centro de los espejos ? se supone que la luz no se desplaza con el vagón, debería ir el línea recta de igual modo e ir rebotando cada vez más a la izquierda hasta salir del campo de los espejos que se desplazan. Por lo que ese experimento no sería ni válido ni viable.No? donde me equivoco ?

    • Hola Marcelo,
      Creo que te refieres a por que el rayo de luz va siempre al centro del espejo ¿no es así?

      Imaginate que estas en el interior de un automóvil y arrojas una moneda al aire y la vuelves a atrapar con las manos, desde tu punto de vista adentro del automóvil, la moneda se moverá en dirección normal a la tierra.(este el automóvil quieto o en movimiento), pero para un observador que no se encuentra en el automóvil, si el auto esta en movimiento vera lo mismo que se muestra en la primera imagen (pero la moneda siempre retornara al punto inicial), es exactamente el mismo fenomeno.

      No se si fui del todo claro con el ejemplo.
      Saludos!

  • En el caso de la animación de -ducativa.catedu.es. Es obvio que según tu marco de referencia veras pasar esa linea por los puntos en distintos momentos, porque para ti los puntos estan desplazados/situados, en puntos distintos, es obvio, pero esa linea va a la misma velocidad en todos los casos y pasa por el centro de esa imágen ( el punto del suceso ) en el mismo momento, al mismo tiempo. El que tu veas impactar en A y en C en distintos momentos es una mera cuestión de prespectiva, y eso no cambia el tiempo.

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