Teoría de la relatividad para tontos: el contenido simplemente explicado
Cuando uno piensa en la teoría de la relatividad, la fórmula E = mc² generalmente viene a la mente. Este consejo práctico le dirá de qué se trata esta fórmula y qué debe saber sobre la "relatividad".
La teoría de la relatividad simplemente explicó
La teoría de la relatividad se ocupa del espacio, el tiempo y la gravitación y fue un verdadero hito en la física. Muchas cosas, como la distorsión y el viaje en el tiempo, hicieron un poco más posible. Se compone de dos teorías.
- La teoría especial de la relatividad. Explica el comportamiento del tiempo y el espacio desde la perspectiva de los observadores.
- La teoría general de la relatividad. Describe la gravedad como la curvatura del tiempo y el espacio, creada, por ejemplo, por grandes masas como las estrellas.
declaración
En física, un sistema de referencia se denomina estructura espacio-temporal, que se requiere para describir exactamente los procesos dependientes de la ubicación. Un sistema inercial es un sistema de referencia en el que las partículas libres de fuerza descansan o atraviesan caminos rectos a velocidad constante. Por ejemplo, el tiempo pasa más lentamente en un sistema inercial que en otro.
- Según la teoría especial de la relatividad de Einstein, todos los sistemas inerciales son de naturaleza igual. Si el tiempo pasa más rápido en un sistema que en otro, se aplican ambas propiedades. El tiempo vuela más rápido y al mismo tiempo normalmente.
- Sin embargo, hay que tener en cuenta que ningún sistema, objeto o partícula puede ser más rápido que la luz. A 299792, 458 km / s, la velocidad de la luz (c) es un límite superior para las velocidades. Desafortunadamente, volar una nave espacial a "dos veces la velocidad de la luz" en algunas películas de ciencia ficción no es posible.
E = mc² - eso significa la fórmula
Casi todos los conocen, pero nadie sabe cómo usarlos realmente: estamos hablando de la famosa fórmula E = mc². Con esto, la energía se puede calcular dependiendo de la masa relativa.
- Según Einstein, la energía y la masa (por ejemplo, con partículas) son equivalentes.
- La energía total (E) se puede calcular utilizando la fórmula E = mc² con m = m ': √ (1 - v²: c²). En este caso, m 'es la masa en reposo. Sin embargo, la fórmula no puede aplicarse a la física "clásica", sino que solo se aplica a la física relativista.
La teoría de la relatividad: ¿qué son la dilatación del tiempo y la contracción de la longitud?
Dependiendo de la velocidad (de un objeto), se puede influir en el tiempo (que pasa en relación con el observador) o la longitud (del objeto). El tiempo y la duración dependen de la velocidad.
- Cuanto más rápido se mueve un objeto en el espacio, más lento pasa el tiempo en relación con un observador en reposo. Incluso en las cercanías de grandes multitudes, el tiempo pasa más lentamente. Puede encontrar información más detallada en nuestro artículo sobre "Dilatación del tiempo".
- Cuando un objeto se mueve a alta velocidad en el espacio, su longitud (en la dirección de la velocidad) también se comprime. Aquí también encontrará un artículo separado que trata sobre la contracción de la longitud.
Curvatura del espacio y el tiempo: grandes masas en el espacio
Finalmente, nos gustaría dedicarnos a las grandes masas en el espacio (como un planeta).
- Como ya sabe por nuestro artículo sobre la dilatación del tiempo, el tiempo pasa más lentamente cerca de grandes masas.
- Grandes masas, como una estrella, doblan el espacio (y el tiempo). Puedes pensar en este fenómeno como una tela grande que se "dobla" cuando le pones algo pesado como una sandía. El espacio-tiempo está curvado de manera similar. Esto significa que la luz también es desviada por grandes masas.
Teoría de la relatividad de Einstein: debería poder utilizar estas fórmulas
Se utilizan muchas fórmulas diferentes en física relativista. Le mostraremos los más importantes que debe saber.
$config[ads_text5] not found- La fórmula para el tiempo relativo es ∆t '= ∆t: √ (1 - v²: c²). En este ejemplo, nos gustaría calcular cuántos segundos pasan en un sistema que se mueve a 200000 km / s: ∆t '= 5s: √ (1 - (200000000 m / s) ²: (299792458 m / s) ² ) ≈ 6.712 s. Esto significa que mientras pasan 5 segundos en un sistema acelerado, ¡pasan alrededor de 7 segundos en un sistema estacionario! A la velocidad de la luz habría un 0 en el denominador, lo que daría como resultado ∞.
- La fórmula para la contracción de la longitud es l = l '⋅ √ (1 - v²: c²). La longitud relativa depende de la longitud básica y la velocidad. ¡A la velocidad de la luz, la longitud sería 0!
- También conoce la fórmula E = mc² con m = m ': √ (1 - v²: c²) de este artículo.
- Finalmente, existe la fórmula para el efecto Doppler relativista (para profesionales). Notarás el efecto Doppler cuando, por ejemplo, un auto de policía con una sirena pasa junto a ti. Este fenómeno puede aplicarse de manera análoga a la física relativista: la frecuencia depende de la velocidad. Si el transmisor y el receptor de ondas electromagnéticas (por ejemplo, la luz) se alejan entre sí, la frecuencia cambia. Se aplica lo siguiente: f '= f ⋅ √ ((1 - v: c): (1 + v: c))
- Si domina estas fórmulas básicas, ya puede resolver muchos problemas relativistas.