Teoría de la relatividad

ACTIVIDAD 1

Resuelvan los siguientes problemas de relatividad especial.

1.- ¿A qué velocidad relativista debe viajar un objeto de 1.094m de longitud para que un observador en tierra mida que su longitud es de 1m?[pic 1]

DATOS                               [pic 2]

L= 1.0m

Lo=1.094m[pic 4][pic 5][pic 3]

V=?[pic 6]

[pic 7]

[pic 8][pic 9]

[pic 10]

[pic 11]

[pic 12]

[pic 13][pic 14]

[pic 15]

2.- Un observador en tierra mide una longitud de una nave espacial de 30m a consecuencia de que alcanza una velocidad relativista de 0.515c. ¿Cuánto mide esa nave en la base de lanzamiento?[pic 16][pic 17]

Datos

Lo=?[pic 18][pic 19]

V=0.515C

L=30m[pic 20]

[pic 21]

[pic 22]

[pic 23]

3.- Una nave interestelar a una estrella localizad a 200 años luz de la Tierra. Si el recorrido se hace en línea recta y con velocidad relativista de 0.98c. ¿Cuantos años necesita el tripulante para cubrir esta distancia?[pic 24][pic 25]

DATOS

V=0.98c[pic 26]

T= 200Años[pic 27][pic 28]

To= ?

[pic 29]

[pic 30]

ACTIVIDAD 3

Para cada una de las siguientes figuras.

[pic 31]

1. Describe lo que se representa
2. Indica el fenómeno que describe la teoría de la relatividad especial
3. Justifica tu respuesta en cada caso

1.- choque de una partícula y su antipartícula

2.- Ejemplo del marco de referencia

3.- primer postulado de la relatividad especial

4.- ejemplo de la contracción de la longitud

5.- ejemplo de masa-energía

6.- Ejemplo de dilatación del tiempo en la tierra, aumento de masa, masa relativa

ACTIVIDAD 5

A.- Define los siguientes conceptos

1. VELOCIDAD RELATIVISTA: Aquella que representa un porcentaje significativo de la velocidad de la luz y que por ello obliga a tener en cuenta los efectos de la relatividad especial a la hora del estudio científico.

1. MARCO DE REFERENCIA: Es un conjunto de ejes coordenados con respecto al cual se pueden describir posiciones o movimientos. Permite indicar desde donde se observa un objeto y desde ahí medir su velocidad o determinar su posición de reposo.

1. SIMULTANEIDAD: Ocurre cuando dos o más elementos, acciones o hechos que se relacionan coinciden. Estos eventos normalmente suceden al mismo momento; por lo tanto, son coincidentes en el tiempo.

1. ESPACIO-TIEMPO: es el modelo matemático que combina el espacio y el tiempo en un único continuo como dos conceptos inseparablemente relacionados.

1. DILATACION DEL TIEMPO: Desaceleración del tiempo debido a la velocidad.

1. CONTRACCION DE LA LONGITUD: a medida que los objetos se desplazan a mayores velocidades relativistas atraves del espacio-tiempo, el espacio se contrae y hace que un observador fijo externo vea más cortos los objetos.

1. MOVIMIENTO RELATIVO: se dice que el movimiento es relativo porque depende de la posición en la que se encuentra el observador.

1. MOVIMIENTO UNIFORME: Un movimiento uniforme es aquel que tiene lugar con velocidad constante.

1. LUZ: La luz es la parte de la radiación electromagnética que puede ser percibida por el ojo humano. 

1. MARCO DE REFERENCIA INERCIAL: un marco de referencia inercial es aquel sistema de coordenadas que se encuentra FIJO O CON VELOCIDAD CONSTANTE respecto de otro sistema inercial. 

1. NO SIMULTANEIDAD

1. ENERGIA EN REPOSO: la energía en reposo de cualquier partícula, es el valor de la energía total de dicha partícula, medido por un observador en reposo, sin importar que la partícula no tenga masa en reposo como le sucede al fotón.

1. ANTIMATERIA: La materia compuesta por Antipartículas.

B-.Contesta las siguientes preguntas:

1. ¿Qué sucesos estudia la teoría de la relatividad espacial?

Estudia la masa, longitud y el tiempo y sustituye a la mecánica newtoniana

1. ¿Qué establece el primer postulado de la teoría de la relatividad espacial?

Establece que todas las leyes físicas son iguales en todos los marcos de referencia con movimiento rectilíneo uniforme independientemente de su velocidad.

1. ¿Qué establece el segundo postulado de la teoría de la relatividad espacial?

Estable que la velocidad de la luz en el vacío tiene un valor constante en cualquier marco de referencia inercial, independientemente del movimiento del observador.

1. ¿En qué experimentos se ha comprobado la dilatación del tiempo en la Tierra?

Se ha confirmado mediante aceleradores de partículas

1. ¿Cómo se comporta el tiempo para un observador fijo fuera de una nave, conforme está se acerca a la velocidad de la luz?

Observa que la luz no llega al mismo tiempo a las paredes, ya que percibirá que a medida que el transbordador avanza, la luz que propaga con la misma velocidad desde la fuente luminosa llega primero a la parte trasera que va al encuentro de la luz y posteriormente a la pared de enfrente que se aleja de ella.

1. ¿Qué ocurre con las edades en caso hipotético de gemelos cuando uno de ellos se queda en la Tierra y el otro viaja a velocidades relativistas?

El que se queda envejece de forma normal y el otro que viaja a velocidades relativistas envejece mucho más lento, por lo tanto cuando regrese el viajero era mucho más joven que el que se quedó  en la tierra.

1. ¿En qué forma es afectada la longitud de un cuerpo a velocidades relativistas?

No afecta

1. ¿Varía lo ancho del objeto a velocidades relativistas?  

Si, a medida que los objetos se desplazan a mayores velocidades relativistas a través del espacio- tiempo, el espacio se contrae y hace que un observador fijo externo vea más cortos los objetos.

1. ¿Cómo se afecta la masa de un cuerpo a velocidades relativistas?

La masa de un objeto aumenta conforme se acerca a la velocidad de la luz, y cuando la alcanza su masa se mueve infinitamente grande.

...