Jue 10 Ene 2013
Buscando información sobre la teoría de la relatividad especial de Einstein explica en pocas palabras por qué un cuerpo con masa no puede alcanzar la velocidad de la luz. Si hipotéticamente la alcanzara ¿qué ocurriría con el paso del tiempo? ¿Y qué ocurriría con el tiempo si pudiera superarla?
15 respuestas to “Pregunta para 4º de ESO”
Dejar una respuesta
Tiene que estar identificado para enviar un comentario.
enero 14th, 2013 at 9:10 pm
Toda la materia está formada, en su nivel más pequeño, por partículas elementales. El recién descubierto bosón de Higgs es la partícula elemental encargaa de proporcionar masa al resto de partículas e incluso a sí misma. Sin embargo, los fotones (partículas de la luz) no reaccionan con este bosón, por lo que no tienen masa.
En consecuencia, podemos deducir por la segunda ley de Newton que cualquier cuerpo con masa, por pequeña que sea, nunca conseguirá alcanzar la velocidad de la luz.
En el supuesto caso de que esto ocurriese, realmente no se sabe qué pasaría, pero se supone que el espacio-tiempo pararía su expansión y si consiguiese superar ese límite empezaría a implosionar, es decir, se volvería al pasado. Hasta ahora, estos casos se tachan como imposibles.
Un saludo
enero 15th, 2013 at 4:10 pm
Buenas, profesor. Soy Miguel Gutiérrez, y creo saber la respuesta.
Según Einstein, un cuerpo que posea masa nunca podrá alcanzar la velocidad de la luz(c), puesto que si un cuerpo posee masa, necesita una energía infinita para alcanzar c. Esto se debe a que a medida que aumenta su energía aumenta su masa inercial, por lo tanto aumenta su resistencia a ser acelerado. Así pues, cuanto más cerca esté la velocidad de un cuerpo de c más difícil será que aumente su velocidad. Si alcanzase c, implicaría que su energía, y por tanto su masa, se han vuelto infinitos. El hecho de que la luz viaje a c se debe a que no tiene masa en reposo.
Si, hipotéticamente hablando, un cuerpo alcanzara c, el tiempo para él no pasaría, pues Einstein dijo en su día que para la luz el tiempo no pasa. Esto además es fácil de demostrar a partir de una de las ecuaciones de la teoría de la relatividad: t’=t/(raíz cuadrada de (1-v^2/c^2)). Si en esta ecuación t es la variación de tiempo de un cuerpo que se mueve a velocidad v, y t’ la variación de tiempo de un cuerpo en reposo, al igualar v con c(es decir, al alcanzar la velocidad de la luz) y despejar la fórmula obtenemos que t=0, lo que significa que para un cuerpo que se mueva a la velocidad de la luz no hay variación de tiempo.
Si, además de alcanzarla, la superase, volviendo a la ecuación anterior, tendríamos que v>c, por lo que acabaríamos operando con la raíz cuadrada de un número negativo, es decir, saldrían tiempos imaginarios.
enero 15th, 2013 at 6:21 pm
Hola profe soy Alejandro Ruiz del 4s1:
La teoría de la relatividad, tal como la desarrolló Einstein, tuvo dos formulaciones diferentes. La primera es la que corresponde a dos trabajos publicados en 1906 en los Annalen der Physik. Es conocida como la Teoría de la relatividad especial y se ocupa de sistemas que se mueven uno respecto del otro con velocidad constante (pudiendo ser igual incluso a cero). La segunda, llamada Teoría de la relatividad general (así se titula la obra de 1916 en que la formuló), se ocupa de sistemas que se mueven a velocidad variable.
Según he investigao por internet la masa del cuerpo que se acerca o consigue llegar a la velocidad de la luz aumentaría multiplicándose varias veces por la masa inicial de este cuerpo, en cuanto al tiempo, he podido ver que el cuerpo que alcanza esa velocidad se le pasa el tiempo mas lento que a otro que por ejemplo esté en la Tierra a las velocidades normales, no sé si esto es del todo correcto pero lo pone en varias páginas y blogs.
Anque añadir que claramente hablando desde el punto de vista de la física ningún cuerpo con masa puede alcanzar la velocidad de la luz.
enero 15th, 2013 at 10:59 pm
Hola profe soy Javi de la cruz del 4s1 y creo q un cuerpo no puede alcanzar la velocidad de la luz por que la luz en si no es materia y las leyes de la física dicen que toda materia no puede viajar mas rápido que la velocidad de la luz. En el caso de que lo consiguiera según nuestro amigo Iker Jiménez viajaría en el tiempo pero sabemos que es mentira y q el tiempo sigue su transcurso normal.
En resumidas palabras quitando que un cuerpo no puede viajar a la velocidad de la luz el tiempo seguiría igual que siempre
enero 16th, 2013 at 12:31 am
Hola Profe soy Marcos Pareja del 4S1
Es posible alcanzar la velocidad mas no rebasar este limite, esto da lugar a particulas que viajan mas rapido que la velocidad de la luz (se les conoce como tachyones), para viajar a la velocidad de la luz necesitarias no tener masa, cualquier objeto tiene masa, el aire, agua… Sin embargo las particulas de luz no tienen masa…. por eso pueden ir a la velocidad de la luz.
Por otra parte en el hipotético caso de que pudiesemos viajar a la velocidad de la luz, primero, se notaría un efecto doppler en la luz, es decir, las ondas rojas (de la luz) llegarían antes y las azules después. Lo que verías sería una imagen deformada (circular), y con un contorno rojo, luego azul, y finalmente un negro…, El tiempo se dilata por supuesto, y transcurriría muy lento para tí que para un observador parado en el camino, el cual percibiría siglos incluso.
Un saludo.
enero 17th, 2013 at 5:10 pm
Buenas. Soy Antonio Pérez-Gascón Valls, del 4S1. ^^
Mirando un rato por ahí encontré un artículo que me pareció fiable y lo leí, y más o menos decía esto:
La teoría de Einstein resumida en una ecuación:
E=MC²
Donde:
E= Energía
M= masa
C= velocidad de la luz (Elevada al cuadrado)(Aproximadamente 300.000 Km por segundo)
Esta ecuación nos dice que la energía (E) de un cuerpo en movimiento es igual a su masa (m) multiplicada por la velocidad de la luz (c) elevada al cuadrado.
Debido a esta equivalencia entre energía y masa, la energía que un objeto adquiere debido a su movimiento se añadirá a su masa, incrementándola. En otras palabras, cuanto mayor sea la velocidad de un objeto más dificil serà aumentar su velocidad. Este efecto sólo es realmente significativo para objetos que se muevan a velocidades cercanas a la de la luz.
Un ejemplo: Una velocidad de un 10% de la de la luz (unos 30.000 Km por segundo o 1.800.000 Km por hora) la masa de un objeto es sólo un 0.5% mayor de la normal, mientras que a un 90 % de la velocidad de la luz ( unos 270.000 Km por segundo o 16.200.000 Km por hora) la masa sería de mas del doble de la normal.
Cuando la velocidad de un objeto se aproxima a la velocidad de la luz, su masa aumenta cada vez más rápidamente, de forma que cuesta cada vez más y más energía acelerar el objeto un poco más. De hecho, no puede alcanzar nunca la velocidad de la luz, porque entonces su masa habría llegado a ser infinita, y por la equivalencia entre masa y energía habría costado una cantidad infinita de energía el poner al objeto en ese estado…
Por esta razón, cualquier objeto normal está confinado por la relatividad a moverse siempre a velocidades menores que la de la luz.
Sólo la luz, u otras ondas que no posean masa intrínseca, puede moverse a la velocidad de la luz.
Opinión personal: Aún así, los que vivían en el pasado nunca creyeron que existiría internet, y mira ahora. Yo pienso que la mente humana es más lista de lo que parece. Pero bueno, yo no soy físico, que voy a decir yo. x’D
¡Un saludo profesor!
enero 18th, 2013 at 10:44 pm
Hola profesor, soy Salvador Domínguez del 4S1; aquí dejo mi respuesta:
Primero pensemos en la ecuación de Einstein que relaciona la masa con la energía:
Energía igual a masa por velocidad de la luz al cuadrado.
Si un cuerpo acelera, se le suma la energía cinética que adquiere a su masa por lo que, cada vez se haría más difícil acerlerarlo al tener cada vez más masa. Si suponemos que llega a la velocidad de la luz, la masa crecería tanto que se haría infinita necesitando por la ecuación que hemos visto una cantidad infinita de energía… simplemente imposible.
Suponiendo que se pudiera alcanzar esa velocidad, el tiempo para ese cuerpo sufriría una dilatación según las transformaciones de Lorentz; para él pasaría más lento que para el resto, por lo tanto si viaja un año al parar vería como para lo demás habría pasado más tiempo, pongamos 7 años como ejemplo. Habría viajado en el tiempo 6 años hacía el futuro.
Por último si se superara la velocidad de la luz, se podría retroceder en el tiempo. Sobre esto hay multitud de teorías explicando posibilidades en las que se retorcería la linea temporal, se moverían en un sistema inercial de manera que desde otro sistema distinto se viera viajando al pasado, etc. No he encontrado ninguno que explicar facilmente entendiéndolo.
Saludos!
enero 19th, 2013 at 2:18 pm
Hola, soy Paula Cisneros del 4s1.
Albert Einstein explicó en su teoría especial de la relatividad, suponiendo que las leyes de la física son las mismas en cualquier lugar y cualquier tiempo y que la velocidad de luz es constante, razona de forma aparentemente consistente, concluyendo que los objetos que se mueven a grandes velocidades resultan comprimidos en la dirección del movimiento y que en ellos los relojes se mueven más despacio.
Se dice, y muy ciertamente, que viajar al pasado es tan imposible como superar la velocidad de la luz, ya que cuando la velocidad de un objeto se aproxima a la de la luz, su momento cinético crece sin límite y la inmensa energía que le cuesta conseguir incrementos incluso pequeños en velocidad le impide viajar más rápido que la luz, o al menos eso es lo que creemos actualmente.
Si hipotéticamente se acercase ocurriría esto:
El tiempo a bordo de una nave que se mueva a 0,8c, cuatro quintas partes de la velocidad de la luz, se ralentiza en un 40%, de modo que mientras que un reloj sobre la Tierra avanza 10 horas, otro sobre la nave avanzará sólo 6 horas. Una nave que se mueva a esta velocidad hasta Sirio tardaría 11 años en llegar para un observador situado en la Tierra, pero sólo habrán pasado 6,5 años a bordo de la nave. Ambos observadores están de acuerdo en que la nave está viajando a 0,8c, pero al fin del viaje, la edad de los viajeros ha aumentado en sólo 6,5 años durante el plazo de 11 años medido desde la Tierra. En la Tierra, explicaríamos la discrepancia como una consecuencia de la dilatación del tiempo; a bordo de la nave, lo haríamos como una consecuencia de la contracción de la longitud.
enero 19th, 2013 at 5:11 pm
Hola, soy Claudia Álvarez del 4s1:
Después de buscar información y leer varios artículos he llegado a las siguientes conclusiones:
Para acelerar un cuerpo, es necesario aplicar una fuerza (para frenarlo también). Esa fuerza se incorpora a la masa del cuerpo mediante la proporción e=mc². Si sigo acelerando a un cuerpo le sigo incorporando masa. Al llegar cerca de la velocidad de la luz, no hay fuerza en el universo que pueda seguir acelerándolo. No vas a llegar nunca a esa velocidad, porque no hay tanta fuerza disponible.
La famosa ecuación de Einstein E=mc^2 establece una relación entre la energía y la masa, por lo que la energía que un objeto adquiere al acelerarse, se añade a su masa, incrementándola. Así que cuanto más rápido vaya un objeto, más difícil será acelerarlo (tiene más masa). Al llegar a la velocidad de la luz, la masa crecería tanto que se haría infinita y, por la ecuación anterior, habría hecho falta una cantidad infinita de energía. Lo cual no tenemos.
En el caso hipotético de que alcanzáramos la velocidad de la luz el tiempo iría mas despacio de forma que si una nave viajara a velocidades cercanas a la luz, el tiempo dentro de ella va muchísimo más lento de lo que iría en la Tierra,lo que para el viajero de la nave serian unos dias, para el observador serían años puesto que la luz viaja a velocidad constante en cualquier sistema de referencia.
Cuando aumentamos la velocidad el tiempo se dilata y lo hace mucho más cuanto más cerca de la velocidad de la luz estemos. Por ejemplo, una nave que realizara un viaje al 98% de la velocidad de la luz, si ha viajado durante un año antes de volver a la tierra observará que para la tierra habrán pasado 5 años.
enero 19th, 2013 at 10:16 pm
Hola, soy Fran Navarrete del 4s1.
La luz que recibimos del Sol, las ondas de radio que recibe nuestro receptor, la radiación ultravioleta retenida en la capa de ozono… son radiaciones electromagnéticas que se comportan como ondas cuando viajan por el aire o por el espacio y como partículas cuando interaccionan o chocan con la materia.
Todas estas ondas viajan a la misma velocidad (c = 300.000Km/s), una velocidad tan elevada que la luz necesita poco más de 8 minutos en alcanzar la Tierra desde el Sol. En un segundo, la luz podría dar siete vueltas y media a la Tierra; dejando en ridículo al vehículo más veloz que ha creado el hombre hasta la fecha, el trasbordador espacial.
Si viajasemos a la velocidad de la luz, en primer lugar, se notaría un efecto doppler en la luz, es decir, las ondas rojas (de la luz) llegarían antes y las azules después. El resultado sería que verías una imagen deformada (circular), y con un contorno rojo, luego azul, y finalmente negro. Tambien, El tiempo se dilataria y transcurriría más lento para la persona que va a esa velocidad que para un observador parado en el camino, el cual percibiría siglos incluso ; esto se debe a la paradoja de los gemelos.
Paradoja de los gemelos: http://youtu.be/9K2u9sZWTYo
Si la velocidad de la luz fuese superada (segun cientificos, un hecho imposible) hay fuentes que especulan con un viaje en el tiempo hacia el pasado.
http://www.cadenaser.com/cultura/articulo/milenio3-rapido-luz/csrcsrpor/20110925csrcsrcul_1/Tes
enero 20th, 2013 at 12:21 pm
Hola profe soy Beatriz Pacheco del 4S1:
Según las leyes del movimiento establecidas por primera vez por Isaac Newton, dos o más movimientos se suman de acuerdo a las reglas de la aritmética elemental. Un ejemplo; supongamos que un tren pasa a nuestro lado a 20 Km/h y que en ese momento un niño tira desde el tren una pelota a 20 Km/h en la misma dirección del tren. Para nosotros, el movimiento del tren y el de la pelota se suman, de modo que la pelota se moverá a 40 Km/h, pero para el niño, la pelota se moverá a 20 Km/h. La primera teoría de la relatividad de Einstein nació del siguiente hecho: lo que funciona para pelotas tiradas desde un tren no funciona para la luz. Mediciones muy precisas demostraron que la velocidad de la luz nunca variaba, fuese cual fuese la naturaleza del movimiento de la fuente que emitía la luz. Encontró que para explicar las constancia de la velocidad de la luz había que aceptar una serie de fenómenos inesperados. Los objetos tenían que acortarse en la dirección del movimiento, tanto más cuanto mayor fuese su velocidad, hasta llegar a una longitud nula en el límite de la velocidad de la luz. También descubrió que la masa de los objetos en movimiento tenía que aumentar con la velocidad, hasta hacerse infinita en el límite de la velocidad de la luz, y que el paso del tiempo de un objeto en movimiento era cada vez más lento a medida que aumentaba la velocidad, hasta llegar a pararse en dicho límite. La teoría de la relatividad es especialmente recordada por la ecuación más famosa de todos los tiempos; E=mc2 .
Si supiesemos la rapidez de la luz viajaríamos al “pasado”, puesto que hay una cosa que se llama cono de luz, siempre que estás a rapideces menores que la rapidez de la luz avanzas hacia adelante en el tiempo, pero si superas la rapidez de la luz avanzas hacia atrás.
Un saludo.
enero 20th, 2013 at 12:51 pm
Hola, soy Marina García del 4s1.
Los científicos están convencidos que la velocidad de la luz es el límite absoluto y de momento nada les ha probado lo contrario. ¿Cuál es la razón? ¿Por qué no podemos viajar más rápido que la luz, qué nos lo impide? Para ambas preguntas podemos referirnos a la teoría de la relatividad de Einstein para encontrar las respuestas.
La energía viene dada por la ecuación.
Está es la ecuación más general de la famosa ecuación de Einsten E=mc2 que se refiere a una partícula en reposo. También lo podemos expresar como :
donde m es la masa del objeto en reposo y c es 299.792.458 m/s. Viendo esta ecuación podemos deducir que cuando aumentamos la velocidad aumenta la energía del objeto y tiende a infinito cuando nos acercamos a la velocidad de la luz. Esto lo podemos ver como que la masa del objeto aumenta con la velocidad y tiende a infinito a la velocidad de la luz. Esto significa que se necesitaría una energía infinita para acelerar un objeto a la velocidad de la luz.
Veamos pues el otro efecto de acercarnos a la velocidad de la luz, no solo la masa cambia, también nuestro tiempo cambia. Cuando más nos acercamos a c, más se dilata el tiempo. La ecuación que rige el tiempo de un objeto que viaja a una velocidad v viene dada:
Cuando aumentamos la velocidad el tiempo se dilata y lo hace mucho más cuanto más cerca de la velocidad de la luz estemos.
¿Qué pasaría entonces si viajáramos más rápido que la luz? Lo que vemos es que el valor de la ecuación se hace imaginario, tenemos la raíz cuadrada de un número negativo.
Pero digamos que existiera una partícula que siempre viaja a velocidad mayor que la de la luz ( no la hemos acelerado ha sido creada así ) y cuya masa es imaginaria. Tendríamos que esta hipotética partícula tendría un valor de la energía real, que es nuestro requisito imprescindible en física. A esta partícula hipotética se la llamó Taquión.
Si los taquiones existieran, se podría enviar información al pasado, es lo que se conoce como la paradoja de Tolman o el teléfono taquiónico. Esto se entender si calculamos el tiempo que tardaría en llegar una señal enviada de un punto a otro cuando la señal viaja a una velocidad mayor a c y se tiene un sistema inercial que viaja a una velocidad v. El tiempo que emplearía en ir de A a B se puede calcular que es negativo. Es decir llega antes de ser enviado. La consecuencia precede a la causa, rompiendo causalidad y afortunadamente la naturaleza es causal. Por otro lado, la teoría de la relatividad es una de las teorías más testadas y comprobadas así que es bastante lógico que los científicos sean contrarios a algo viajando más rápido que la luz.
http://lahoracero.org/por-que-no-se-puede-ir-mas-rapido-que-la-luz/
enero 20th, 2013 at 1:05 pm
Hola profesor
Soy Adrián Bañuls Arias del curso 4s1 y aquí le dejo mi respuesta:
Uno de los principios fundamentales de la teoría de Einstein, es que la velocidad de la luz en el vacío es una constante fundamental de la naturaleza, independientemente de quién la mida. ¿Por qué la luz tiene esa velocidad y no otra? Esta pregunta no la puede responder la física; lo único que se puede afirmar es que, de ser otra la velocidad de la luz, el Universo sería muy distinto al que conocemos.
El siguiente punto de la teoría de Einstein que nos interesa es que solo se puede viajar a la velocidad de la luz (denominada “c”) si eres luz u otra partícula sin masa, mas esta velocidad nunca se podrá superar. Por lo tanto, un cuerpo con masa ni siquiera podrá alcanzar c. Podrá acercarse tanto como quiera a dicha velocidad, pero nunca podrá alcanzarla.
¿Cómo podemos explicar esto? Mediante la famosa fórmula de Einstein: E=mc². En esta ecuación, E es la energía de una partícula, que es equivalente a su masa (m) multiplicada por c al cuadrado.
Debido a esta equivalencia entre energía de un objeto y su masa, la energía que un objeto adquiere debido a su movimiento (energía cinética) se añadirá a su masa. Por lo tanto, cuanto mayor sea la velocidad de un objeto, mayor será su masa, de forma que acelerarlo costará cada vez más y más energía.
Por tanto, si un cuerpo se moviera a la velocidad de la luz, necesitaría una energía infinita. Dado que es imposible transmitir energía estrictamente infinita a un cuerpo en un tiempo finito, nunca podremos llegar a la velocidad de la luz.
Entonces, ¿cómo puede la luz viajar a la velocidad a la luz sin disponer de infinita energía? Porque la luz no tiene masa, m=0. Si sustituimos en la ecuación inmediatamente obtenemos energía nula.
Conclusión: No se puede viajar a una velocidad superior a c, es decir, a la velocidad de la luz en el vacío. Si esto ocurriera, existen diferentes teorías, la mayoría de las cuales especulan sobre que el tiempo se distorsionaría, de manera que podríamos viajar al pasado. Incluso si que una nave viajara a velocidades cercanas a la luz, el tiempo dentro de ella iría muchísimo más lento que lo que iría en la Tierra.
Un saludo
enero 20th, 2013 at 2:36 pm
Hola, soy Marcel Kemp del 4s1:
Creo que la mejor manera de explicar la dilatación temporal es con ejemplos:
Considerando a un hombre que viaja en un tren llevando un reloj y un segundo hombre que le observa desde tierra firme.
Consideraremos que la tierra firme es un sistema de referencia inmóvil y por tanto inercial que lo llamaremos S.
Si el tren se mueve con velocidad constante (v) también será un sistema inercial que llamaremos S’.
¿Cómo se ve correr el tiempo desde estos dos sistemas?
Para centrar ideas supondremos que nuestro reloj tiene una longitud de c (nos referimos a la distancia de 300 000 km), de manera que los trayectos de ida y vuelta de un pulso de luz entre los dos espejos duren exactamente 1s cada uno.
Para el sistema S’ (para el observador que viaja en el tren) cada ida y vuelta del pulso de luz marca el paso de 1 segundo.
¿Como lo ve el observador de tierra firme S?
Si estamos inmóviles en tierra firme veremos que el rayo de luz hace un trayecto oblicuo debido a que durante el tiempo (t) en que el pulso hace su recorrido, el tubo y el tren se han desplazado una distancia importante ya que suponemos velocidades elevadas. El recorrido de la luz visto desde tierra firme es más largo que el que ve el observador del tren.
Si ahora tenemos en cuenta la hipótesis de Einstein de que “la velocidad de la luz es la misma en cualquier sistema” resulta evidente que si desde tierra firme se ve un recorrido más largo también se necesita más tiempo para hacerlo. Para el observador S que permanece en Tierra pasa más tiempo, o sea que para el que viaja en el tren pasa menos tiempo.
El hecho de que pase menos tiempo entre dos sucesos es lo mismo que decir que sus unidades de medida se han hecho más grandes y por esto se dice que habla de “dilatación del tiempo”.
En los ejemplos se suele usar la velocidad de 180 000 km/s porque tiene una constante relativista especialmente sencilla para los cálculos, ya que Para una velocidad de 180 000 km/s la constante relativista vale: y =1,25
La diferencia entre los tiempos del tren y de tierra firma es ahora del 25%. Por cada segundo transcurrido en el tren en tierra firme transcurren 1,25 s. Para 100 segundos del tren en tierra firme transcurren 125 s. La diferencia sería claramente apreciable por cualquiera.
Lo que hace interesante este ejemplo es que la diferencia sea exactamente del 25%, ya que en la mayoría de valores de la tabla la constante relativista gamma es sólo aproximada (tiene más decimales).
Para más información: http://larelatividad.esparatodos.es/relesp-a04a.htm
enero 22nd, 2013 at 6:25 am
Iba a escribir la respuesta correcta pero me he dado cuenta que iba a repetir el brillante comentario de Miguel Gutiérrez (comentario nº2). Nada que añadir.
Si tenéis curiosidad echad un vistazo al artículo: http://www.clubcientificobezmiliana.org/revista/index.php?option=com_content&view=article&id=36:einstein&catid=22:articulos&Itemid=26
Un saludo
Antonio