Exposición Física Relativista: Relatividad Galileana y ecuaciones de Lorentz-fitzgerald

Física Relativista

—La física relativista: misma que estudia el movimiento de objetos a velocidades cercanas a la luz, y el efecto de estas velocidades sobre la masa, la longitud, el tiempo y la energía.

—en la mecánica cuántica como en la física relativista en ninguna de las dos se pueden efectuar mediciones directas.

—por E = mc² en donde E representa la energía, de un objeto de cierta, masa (m) y (c), la velocidad de la luz.

Así, la adición de velocidades de Galileo que se describe como: x' = x – vt, es sustituida por la transformación de Fitzgerald-Lorentz: x' = (x – vt) / √1 – v² / c², para describir que la velocidad de la luz no se suma a la del sistema de referencia.

Por otra parte, en la física relativista, la luz no se sustenta ni se ve arrastrada por ningún sistema de referencia, por tanto, cabe concluir que todas las ondas electromagnéticas se mueven en un mismo sistema de referencia.

Más aún, en la física relativista, podemos expresar la velocidad v de cualquier sistema de referencia, desde cualquier otro, como v = nc, es decir, la velocidad tiene un patrón absoluto que no depende del estado de movimiento del observador.

RELATIVIDAD GALILEANA

El principio de la relatividad galileana establece que:

‘Dos sistemas de referencia en movimiento relativo de traslación rectilínea uniforme son equivalentes desde el punto de vista mecánico; es decir, los experimentos mecánicos se desarrollan de igual manera en ambos, y las leyes de la mecánica son las mismas.’

Uno de los ejemplos puestos por Galileo es el de un observador viajando en un barco que navega plácidamente sobre un río, en contraste con un observador fijo en la orilla. Ambos interpretan de la misma manera la caída de un cuerpo hacia el suelo en su propio sistema, que como sabemos sigue un movimiento vertical uniformemente acelerado.

Caída de los cuerpos

—La primera demostración rigurosa sobre que todos los cuerpos caen con la misma aceleración la dio Galileo mediante un razonamiento por el absurdo.

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Supongamos tener dos cuerpos de distinto peso, material y forma, que los dejamos caer partiendo del reposo en un sistema inercial. De acuerdo a las ideas aristotélicas el más pesado caería más rápido, como muestra la figura.

Ecuaciones de lorentz-fitzgerald

—establece una de las bases matemáticas de la teoría de la relatividad especial que había sido introducida para resolver ciertas inconsistencias entre el electromagnetismo y la mecánica clásica.

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—La transformación de Lorentz permite calcular como varían las propiedades de un sistema físico entre diferentes observadores inerciales y actualiza la transformación de Galileo utilizada en física hasta aquel entonces. 

—La transformación de Lorentz permite preservar el valor de la velocidad de la luz constante para todos los observadores inerciales.

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—Para un sistema O' en movimiento uniforme a velocidad v a lo largo del eje x del sistema O de coordenadas (x, y, z, t), las siguientes ecuaciones:

  siendo t y t’ los tiempos relativos transcurridos para cada sistema de coordenadas, donde: 

Se denomina el factor de Lorentz y c es la velocidad de la luz en el vacío

    La transformación de Lorentz requiere para algunos sistemas que el origen de coordenadas de ambos sistemas de referencia sea el mismo para t=0. La generalización matemática de la transformación de Lorentz sin esta restricción es denominada transformación de Poincaré.


Vídeo:
en este vídeo demostraremos la relatividad Galileana que habla de la cauda libre de los cuerpos, que no es mas que si dos cuerpos de diferente forma y peso al ser arrojados desde la misma altura caerá primero el de mayor peso. como lo demostramos en el siguiente vídeo.