Teoria De La Relatividad

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE ACATLÁN DE OSORIO

Materia: FUNDAMENTOS DE FÍSICA

Unidad 2: TEORÍA RELATIVISTA

Profesor: REFUGIO LUNA CÁZARES

PRIMER SEMESTRE “B” DE ING. GESTIÓN EMPRESARIAL

Alumna:

AGUILAR HERNÁNDEZ ROSA MARÍA

CICLO ESCOLAR

2012-2013

TEORÍA RELATIVISTA

Nuestras ideas actuales acerca del movimiento de los cuerpos se remontan a

Galileo y Newton. Antes de ellos, se creía en la idea de Aristóteles, que decía que todo cuerpo permanece en reposo a menos que se le aplique una fuerza. Por lo que se dice que un cuerpo pesado debía caer más rápido que uno ligero porque sufría una atracción mayor hacia la tierra.

Galileo demostró que las ideas de Aristóteles eran falsas, dejando caer desde la inclinada torre de pisa cuerpos de diferentes pesos. Las mediciones de Galileo indicaron que cada cuerpo aumentaba su velocidad al mismo ritmo, independientemente de su peso. Por ejemplo, si se suelta una bola en una pendiente que desciende un metro por cada diez metros de recorrido, la bola caerá por la pendiente con una velocidad de un metro por segundo después de un segundo, de dos metros por segundo después de dos segundos, y así sucesivamente, sin importar lo pesada que sea la bola. Por supuesto que una bola de plomo caerá más rápida que una pluma, pero ello se debe únicamente a que la pluma es frenada por la resistencia del aire. Si uno soltara dos cuerpos que no presentasen demasiada resistencia al aire, tales como dos pesos diferentes de plomo, caerían con la misma rapidez.

Las mediciones de Galileo sirvieron de base a Newton para la obtención de sus leyes del movimiento. En los experimentos de Galileo, cuando un cuerpo caía rodando, siempre actuaba sobre él la misma fuerza (su peso) y el efecto que se producía consistía en acelerarlo de forma constante. Esto demostraba que el efecto real de una fuerza era el de cambiar la velocidad del cuerpo, en vez de simplemente ponerlo en movimiento, como se pensaba anteriormente. Ello también significaba que siempre que sobre un cuerpo no actuara ninguna fuerza, éste se mantendría moviéndose en una línea recta con la misma velocidad. Esta idea fue formulada explícitamente por primera vez en los Principia Mathematica de Newton, publicados en 1687, y se conoce como primera ley de Newton. Lo que le sucede a un cuerpo cuando sobre él actúa una fuerza está recogido en la segunda ley de Newton. Ésta afirma que el cuerpo se acelerará, o cambiará sir velocidad, a un ritmo proporcional a la fuerza.

Además de las leyes del movimiento, Newton descubrió una ley que describía la fuerza de la gravedad, una ley que nos dice que todo cuerpo atrae a todos los demás cuerpos con una fuerza proporcional a la masa de cada uno de ellos. Así, la fuerza entre dos cuerpos se duplicará si uno de ellos dobla su masa. La ley de la gravedad de Newton nos dice también que cuanto más separados estén los cuerpos menor será la fuerza gravitatoria entre ellos.

La diferencia entre las ideas de Aristóteles y las de Galileo y Newton se basan en que Aristóteles creía en un estado preferente de reposo, en el que todas las cosas subyacerían, a menos que fueran empujadas por una fuerza o impulso, él creyó que la Tierra estaba en reposo. Por el contrario, Newton nos dice que no existe un único estándar de reposo. Por ejemplo, al jugar al ping-pong en el tren, uno encontraría que la pelota obedece las leyes de Newton exactamente igual a como lo haría en una mesa situada junto a la vía. Por lo tanto, no hay forma de distinguir si es el tren o es la Tierra lo que se mueve. Tanto Aristóteles como Newton creían en el tiempo absoluto. El hecho de que la luz viaja a una velocidad finita, aunque muy elevada, fue descubierto en 1676 por el astrónomo danés Ole Christensen Roemer, pero una verdadera teoría de la propagación de la luz no surgió hasta 1865, en que el físico británico James Clerk Maxwell consiguió unificar con éxito las teorías parciales que hasta entonces se habían usado para definir las fuerzas de la electricidad y el magnetismo. La teoría de Maxwell predecía que tanto las ondas de radio como las luminosas deberían viajar a una velocidad fija determinada, en cambio Newton se basó en un sistema de referencia absoluto, de tal forma que sise suponía que la luz viajaba a una cierta velocidad fija, había que especificar con respecto a qué sistema de referencia se medía dicha velocidad y fue entonces que propuso la existencia del “éter” que estaba presente en todas partes, incluso en el espacio «vacío». Las ondas de luz debían viajar a través del éter al igual que las ondas de sonido lo hacen a través del aire, y sus velocidades deberían ser, por lo tanto, relativas al éter.

En 1887, Albert Michelson y Edward Morley llevaron a cabo un esmerado experimento, ellos compararon la velocidad de la luz en la dirección del movimiento de la Tierra, con la velocidad de la luz en la dirección perpendicular a dicho movimiento. Para su sorpresa ¡encontraron que ambas velocidades eran exactamente iguales!

Entre 1887 y 1905, hubo diversos intentos, los más importantes debidos al físico

holandés Hendrik Lorentz, de explicar el resultado del experimento de Michelson-

Morley en términos de contracción de los objetos o de retardo de los relojes cuando éstos se mueven a través del éter. Sin embargo, en 1905, Albert Einstein señaló que la idea del éter era innecesaria.

El postulado fundamental de la teoría de la relatividad, nombre de esta nueva teoría, era que las leyes de la ciencia deberían ser las mismas para todos los observadores en movimiento libre, independientemente de cuál fuera su velocidad. Esta idea tan simple tiene algunas consecuencias extraordinarias. Quizás las más conocidas sean la equivalencia entre masa y energía, resumida en la famosa ecuación de Einstein E=mc2 (en donde E es la energía, m, la masa y c, la velocidad de la luz), y la ley de que ningún objeto puede viajar a una velocidad mayor que la de la luz. En otras palabras, cuanto mayor sea la velocidad de un objeto más difícil será aumentar su velocidad. La teoría de la relatividad acabó con la idea de un

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