Un paseo por la Relatividad Especial
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- Purificación González Moya
- hace 8 años
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1 Un paseo por la Relatividad Especial A qué velocidad viaja la luz en el vacío? Distancia media de la Tierra-Luna km La velocidad de la pelota depende del punto de vista El fotón: el más independiente y el más veloz La velocidad de la luz NO depende del punto de vista Según la Teoría de la Relatividad Especial, en nuestro Universo nada puede viajar a mayor velocidad que la luz en el vacío. Hay en el Universo un límite de velocidad? Punto de vista de la viajera 1
2 Punto de vista del jefe de estación Qué trayectoria es la real? El jefe de estación está quieto? Qué significa estar quieto? Que paren el mundo que yo me bajo! La Tierra está quieta? El Sol está quieto? El Sol da vueltas a la Vía Láctea 2
3 Podemos hablar de velocidad sin decir respecto a qué? Hay algo quieto en el Universo? Volvamos a la estación Cómo verá la viajera la trayectoria del farol? Demos un farol al jefe de estación Las trayectorias dependen del punto de vista En el siglo XVI, Galileo ya lo sabía. Dependerá el tiempo del punto de vista? 3
4 El tiempo depende del observador Un experimento mental. Desde 1905 sabemos que el tiempo no es absoluto. Usaremos dos artilugios idénticos. Mira y responde Lo que ve el jefe de estación La clave: la velocidad de la luz c es siempre la misma. Lo que ve la viajera El misterio de los relojes Cuando dos observadores se desplazan uno respecto a otro a velocidad constante, ambos observan que el reloj del otro atrasa. 4
5 Paradoja de los gemelos Viajar al futuro Viajar al futuro es fácil...sólo hay que espera a que llegue... Un viaje al futuro de la Tierra 2005 Se celebra centenario de la Teoría Especial de la Relatividad...pero nuestras naves no son tan rápidas Esta charla forma parte del proyecto Cosmoeduca que se desarrolla en el Instituto de Astrofísica de Canarias. Adaptación para la FECYT: Mª Concepción Anguita y Evencio Mediavilla Revisión científica: Evencio Mediavilla Revisión de estilo: Carmen del Puerto La información completa de este proyecto se encuentra en: de las imágenes y animaciones 1. Animación artística: Puntos de vistas 2. Imagen: Luz de la Luna a la Tierra: Composición artística de Imágenes originales de la Tierra y la Luna (NASA) 3. Animación: Composición de velocidades 4. Imagen: Carrera de partículas 5. Imagen: Límite de velocidad Composición artística (a partir de originales de Laura Ventura (IAC) y de la NASA) 6. Animación: Trayectoria del farol-viajera desde el tren 7. Animación: Trayectoria del farol-viajera desde la estación 8. Imágenes: Trayectorias 5
6 9. Imagen: Tierra: Fuente (NASA) 10. Imagen: que paren el mundo María C. Anguita (IAC) 11. Imagen: Sistema Solar Composición artística de Laura Ventura (IAC) Imágenes originales (NASA) 12. Imágenes originales: Que paren el mundo: María C. Anguita (IAC) Simulación de la Vía Láctea: Laura Ventura (IAC) 13. Hubble Deep Field R. Williams, The HDF Team (STScI), NASA 14. Imagen: Velocidades respecto a algo 15. Animación: Trayectoria farol- jefe estación desde la estación. 16. Animación: Trayectoria farol- jefe estación desde el tren 17. Imagen: Galileo Composición artística, Laura Ventura (IAC) Imágenes originales (NASA) 18. Imagen: Reloj y puntos de vista 19. La persistencia de la memoria, Dalí, 1931 Museo de Arte Moderno, Nueva York 20. Animación: Artilugio reloj-fotón 21. Imagen: Triángulo bombillas 22. Animación: Tiempo en tren y estación según jefe de estación 23. Animación: Tiempo en tren y estación según la viajera 24. Imágenes: Tiempo y puntos de vista 25. Animación: Paradoja de los gemelos 26. Imagen: Siesta al futuro 27. Imagen: Viaje al futuro 28. Imagen: Reloj 2005 Tomás Mediavilla Viajes espaciales, máquinas del tiempo... A continuación: Viajes espaciales y máquinas del tiempo Viaje al centro de nuestra galaxia Gravedad artificial 6
7 Viaje al centro de nuestra galaxia y al futuro Un viaje de años no es demasiado para una vida humana? El centro de la galaxia está a años luz de nuestro sistema solar años para quién? Comunicación con la Tierra Tardarían más de años terrestres en ir y volver...pero a ellos les parecería mucho menos... Viaje de ida Contracción del espacio Tiempo en la Tierra Tiempo en la nave Velocidad Aceleración Salida de la Tierra g Salida del S.S. 16 días 16 días 0,02 c g Última comunicación 1 año 8 meses c g Estrella más cercana 4 años calcular c g Inversión de motores años 10 años c -g Centro de la galaxia años 20 años 0 -g Para nuestros navegantes a una velocidad cercana a la de la luz, la distancia que desde la Tierra es de años luz años se ha contraído hasta 20 años luz d = v t = c 20 años = 20 años luz 7
8 Velocidad de la nave, Efecto Doppler y aberración de la luz Viaje de vuelta Tiempo en la Tierra Tiempo en la nave Velocidad Aceleración Salida del centro de la gal años 20 años 0 -g Inversión de motores años 30 años -c g Comunicación con la Tierra años 39 años Llegada a la Tierra años 40 años 0 0 Naves espaciales máquinas de tiempo (al futuro) Observadores en presencia de gravedad Cuando los astronautas regresen a sus casas habrán transcurrido años terrestres, y lo más seguro es que deseen volver a la Tierra que dejaron...pero su nave sólo viaja al futuro Postes tumbados, las líneas verdes marcan los límites entre los postes. 2. La posición de los postes se ve afectada por una masa (bola azul). 3. Representación gráfica del efecto de la gravedad en los postes. 1 Efectos de la gravedad Curvatura del espacio 2 3 8
9 Agujero negro Agujeros negros de dos en dos Agujero de gusano La Máquina del Tiempo Causalidad Causalidad 9
10 Cuidado con las manzanas! Esta charla forma parte del proyecto Cosmoeduca que se desarrolla en el Instituto de Astrofísica de Canarias. Adaptación para la FECYT: Evencio Mediavilla Revisión científica: Evencio Mediavilla Revisión de estilo: Carmen del Puerto La información completa de este proyecto se encuentra en: de las imágenes y animaciones 1. Imagen: Naves espaciales 2. Imagen: Viaje al centro de nuestra galaxia: Composición de (imagen artística original: Laura Ventura (IAC)) 3. Animación: Gravedad artificial 5. Imagen:Las tres edades de la vida, 1905 Autor: Gustav Klimt Museo: Galleria Nazionale d Arte Moderna di Roma) 7. Animación: Comunicación Tierra-nave 10. Animación: Efecto doppler y aberración de la luz 13. Imagen: Gravedad 14 a 19 y 21. Evencio Mediavilla 20. Imagen: Causalidad 22. Imagen: Manzana María Mediavilla 10
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