Teoría Especial de la Relatividad
"Pon tu mano en un horno caliente durante un minuto y te parecerá una hora.
Siéntate junto a una chica preciosa durante una hora y te parecerá un minuto. ESO es la relatividad"
MENÚ
1.- Antecedentes y marco histórico-científico en el que aparece la Teoría.
Transformaciones galileanas y de Lorentz
2.- Bases teóricas de la Teoría Especial de la Relatividad
3.- Problemas de aplicación de la Teoría Especial de la Relatividad
Bases teóricas de la Teoría Especial de la Relatividad
En principio, voy a hacer un recorrido por los principales aspectos
que desarrolló Einstein en la Teoría Especial de la Relatividad.
Será un desarrollo teórico para que te familiarices con las
ecuaciones que después manejaremos en algunos sencillos problemas.
La Teoría Especial de la Relatividad, propuesta por Eisntein se ocupa
de los cuerpos que se mueven con velocidad constante y se basa en dos postulados esenciales:
1.- Todo movimiento es relativo.
Esto implica que siempre que se hable de movimiento de un objeto
y por lo tanto de velocidad del mismo, se hará tomando como referencia
otro objeto. Esto implica que es imposible determinar la velocidad absoluta de
un objeto.
Le hemos pedido a Einstein que mida la velocidad del coche.
Como ves, Einstein es un observador en reposo.
La velocidad del coche medida es con respecto al mismo Einstein.
Si no hubiese un punto u observador de referencia
sería imposible definir el valor de la velocidad del coche (velocidad absoluta).
A ésto habría que añadir y lo voy a hacer con las palabras del mismo Einstein:
"Toda ley universal válida en un sistema de coordenadas C, también ha de ser
válida en un sistema de coordenadas C', siempre que éste esté dotado
de un movimiento de traslación uniforme con respecto a C"
Publicado en The London Times el 28/11/1919 en un artículo titulado "¿Qué es la relatividad?"
2.- La rapidez de la luz "c" en el vacío es constante
Independiente del observador u observadores y de si estos
están en reposo o movimiento y de si la fuente emisora de luz
está en reposo o movimiento.
Además, Einstein dejó claro que la luz no necesitaba un medio
para desplazarse (lo hacía en el vacío). Ésto terminaba con
la idea del Éter y del único sistema de referencia absoluto al
que agarrarse. También rompía con la idea de Galileo de la
infinitud de la velocidad de la luz en el vacío.
"Hoy el descubrimiento de Lorentz puede ser expresado de la siguiente forma: el espacio físico
y el éter son sólo términos diferentes para referirse a una misma cosa; los campos son los estados físicos
del espacio. Si no es posible adjudicar al éter un estado físico de movimiento, no existe ningún motivo
para introducirlo como una entidad especial junto al espacio"
De una carta titulada "El problema del Espacio, el éter y el campo en la física" Mein Weltbild, Amsterdan: Querido Verlag. 1934
Einstein rompió con la idea de un espacio-tiempo absoluto.
De igual manera acabó con la idea del Éter y de la
infinitud de la velocidad de la luz en el vacío.
Por ende, acabó con la relatividad de Galileo en la
que se sumaban y restaban las velocidades dependiendo
del sentido del movimiento.
Sus ideas eran tan rompedoras con toda la tradición
establecida que a muchos científicos y pensadores de su época
les costó mucho tiempo siquiera considerarlas.
Sus ideas no sólo implicaban una enorme ruptura en el plano científico,
sino que su impacto en la tradición del pensamiento occidental
fue enorme y modificó el curso del mismo.
Einstein cambió las bases de la mecánica clásica
de Galileo y Newton en las que se había asentado el pensamiento
filosófico a lo largo de cuatro siglos.
Ortega y Gasset en su ensayo "Sentido histórico de la teoría de Einstein" de 1947
señala el hecho de que el espacio y el tiempo, contrariamente a las tesis de Kant,
fueran formas de lo real, entrañaba que el punto de vista del sujeto,
lejos de interpretarse como una deformación de su subjetividad,
adquiera un valor objetivo. De ahí que definiera a la Teoría de la Relatividad
como "una maravillosa justificación de la multiplicación armónica de todos
los puntos de vista".
Basándose en estos dos postulados y utilizando como herramienta de trabajo
las matemáticas, Einstein dedujo las siguientes propiedades y ecuaciones que constituyen el
Cuerpo fundamental de la Teoría Especial de la Relatividad:
VARIACIÓN DE MASA
Sea m0 la masa de un objeto que está en reposo con respecto al medidor,
a esta masa se la denomina masa en reposo del objeto.
Sea v la rapidez (valor escalar de la velocidad) del objeto
con respecto al observador (al pasar ante el mismo).
Entonces, el objeto tiene la siguiente masa para el observador:
m es la masa con respecto al observador de un objeto de masa en reposo m0
y velocidad con respecto al observador v.
En la fórmula anterior c es la velocidad de la luz en el vacío
y su valor es c= 2.998 x 108 m/s
Si observas la fórmula, cuando la velocidad del objeto tiende a c
entonces la masa tiende a hacerse infinita.
Por lo tanto la fuerza necesaria para conseguir que un objeto alcanzase
la velocidad de la luz, sería una fuerza infinita.
Se concluye pues que ningún objeto puede alcanzar la velocidad de la luz
siendo esta velocidad c el límite superior para la velocidad.
