Divulgación Preguntas de Relatividad.

[natanael]

Varias preguntas...

1) Que magnitudes en física son relativas y cuales NO?. Si saben donde podiera conseguir informacion acerca de esto les agradeceria.

2) Una carga en movimiento constante con respecto a un observador fijo crea un campo magnetico estático, si otro observador lleva la misma velocidad, sentido y direccion que la carga, éste no percibe ningun campo magnetico. La pregunta es, con respecto al campo electrico, podria existir un observador que no perciba el campo electrico? o en su defecto un sistema de referencia que se mueva (con o sin aceleracion) en el espacio de tal manera que no se perciba campo electrico con respecto a la carga?

3) Cual es la diferencia más relevante entre la relatividad general y especial?

4) Vean este video, no es muy pesado, lo recorte bastante...

Si son dos corrientes que se desplazan una con respecto a otra porque sienten atraccion si las dos corrientes se desplazan a en la misma direccion, sentido y velocidad, esta pregunta es facil de responder si aplicamos la relga de la mano derecha a los vectores del campo magnetico y la velocidad. Pero llendonos al movimiento relativo de las cargas y tambien al concepto clasiso de como se genera un campo magnetico:

wikipedia:

"El campo magnético es una región del espacio en la cual una carga eléctrica puntual de valor que se desplaza a una velocidad , sufre los efectos de una fuerza que es perpendicular y proporcional tanto a la velocidad como al campo."

Si esta fuerza proporcional a la velocidad, y las cargas en el video se mueven paralelas y me imagino que a la misma velocidad y sentido, no se supone que la velocidad de las cargas del primer hilo conductor, con respecto a la de las cargas que circulan sobre el otro hilo conductor es cero, y si esa fuerza es proporcional a la la velocidad como al campo magnetico, y la velocidad es cero como pueden atraerse? como puede crearse campo magnetico?


Estoy 100% seguro que estoy errado y confundiendo las cosas, pero hago la pregunta de esta manera es para aclarar estas dudas que tengo, y no creo que haya informacion en internet hacerca de esto.

[GNzcuber]

Re: Preguntas de Reletividad.

Hola hidromagnetismo,

1) Con lo que he estudiado lo único que es absoluto es la velocidad de la luz. Y el efecto Doppler a grandes velocidades ya no se distingue entre el movimiento del emisor y receptor, sólo el movimiento relativo.

2) No importa a la velocidad que vayas, el campo eléctrico no lo podrás anular si tienes una carga neta. Sin embargo, la otra pregunta siempre me la he hecho, y es que de momento no he visto la Relatividad para el electromagnetismo.

3) La "diferencia" más relevante es que la Relatividad Especial trata principalmente de la cinemática, en tanto la Relatividad General de la dinámica, y tiene un peso importante en la gravitación. Luego, la Relatividad Especial está incluida en la Relatividad General.

4) No es nada pesado, he visto los 52 capítulos de media hora del Universo Mecánico, y algunos de ellos lo he visto en repetidas ocasiones.
La pregunta no es esa, la pregunta es ¿Por qué si yo muevo una barra de metal no genero un campo magnético? Me explico por qué, porque consideras que la corriente tiene el mismo efecto que una carga, y en verdad así es, pero realmente no hay una carga neta en el conductor que conduce una corriente eléctrica, es decir es eléctricamente neutra en cada instante, y por lo tanto en vez de compararlo con una carga puntual sería más lógico, según yo, compararlo con algo neutro.

Sin embargo, la pregunta cuatro no te la puedo responder, sinó que sé liartela más .

¡Saludos!

[natanael]

Re: Preguntas de Reletividad.

Gracias GNzcuber, sólo por quitarme de dudas, la temperatura es absoluta o relativa?, porque el tiempo se dilata y junto con este me imagino la frecuencia, la longitud sufre contracciones y me imagino con esta las que dependen de ella como la capacitancia, ininductancia, flujo, etc, la masa varía y junto con ella la cantidad de movimiento, la fuerza y otras, solo queria saber si la tenperatura variaba en relatividad?

Y con respecto a lo pesado del video, es porque muchos no tienen una gran velocidad de bajada, y si coloco el capitulo 35 completo van a durar un eternidad hasta llegar al punto donde quiero que vean.

Vaya!, y de cuanto es tu velocidad de bajada pues?

[natanael]

Re: Preguntas de Reletividad.

Me explico por qué, porque consideras que la corriente tiene el mismo efecto que una carga, y en verdad así es, pero realmente no hay una carga neta en el conductor que conduce una corriente eléctrica, es decir es eléctricamente neutra en cada instante, y por lo tanto en vez de compararlo con una carga puntual sería más lógico, según yo, compararlo con algo neutro.

Pero si tomamos el sistema de referencia de tal forma que lleve la misma velocidad, sentido y direccion, no tendríamos una carga neta? algo asi como el clásico problema de calcular el campo que genera un hilo conductor con densidad de carga lineal constante.

[GNzcuber]

Re: Preguntas de Reletividad.

Hola nuevamente,

Pero si tomamos el sistema de referencia de tal forma que lleve la misma velocidad, sentido y direccion, no tendríamos una carga neta? algo asi como el clásico problema de calcular el campo que genera un hilo conductor con densidad de carga lineal constante.

Como sentido convencional decimos que la corriente tiene el sentido opuesto a los electrones, como si se estuvieran moviendo los cationes que componen la estructura metálica. Supongamos, que como físicos que somos nos concentramos en el movimiento de los electrones, pues tendremos un campo magnético en sentido opuesto al de la mano derecha (ya que éste indica el sentido de las cargas positivas). Pues, ahora iremos viajando solidariamente con la velocidad de deriva de los electrones, por lo tanto los veremos que están quietos y ahora sí se está moviendo la estructura metálica, es decir veremos una corriente de cationes yendo en sentido contrario al que iban anteriormente los electrones, si aplicamos la regla de la mano derecha tendremos exactamente el mismo sentido del campo magnético.

Buf, mi velocidad de bajada no es muy buena, pero en la Universidad tienen estos vídeo y los he ido pidiendo y los he copiado para poderlos ver cuando quiera (sí he confesado infringir las normas del copyright).

No te puedo contestar respecto la temperatura, pero seguro que las leyes de la termodinámica se deben seguir cumpliendo y si es así, se debería cumplir la tercera ley, ésta dice que hay una temperatura que es el ínfimo de las temperaturas, y corresponde a 0K (en la escala absoluta o Kelvin).
Respecto a la temperatura, yo no lo tenía entendido como frecuencias a la que oscila la red, pero tiene sentido, no sé si has sentido hablar de los forones, son análogos a los fotones pero que se propagan por medios materiales. Yo los tenía visto como la energía cinética de las partículas que lo componen (Teoría cinética de gases), y ello comporta una velocidad, la velocidad de éstas es muy grande, por lo tanto se deberían tener en cuenta efectos relativistas. Sin embargo con la ayuda del teorema de la equipartición nos la arreglamos diciendo que se mueven isotrópicamente y ejercen presiones iguales en todo un volumen. Análogamente es difícil analizar la trayectoria de una cuerpo sólido amorfo que gira a la vez que se desplaza, pero nos basta con estudiar el movimiento del centro de masas.

He dicho que nos conformamos con aplicar la teoría de la equipartición porque estamos hablando de a grandes velocidades ver partículas minúsculas, es decir, según lo veo, tendríamos que entrar tanto en Relatividad Especial como en Cuántica, que por suerte están unificadas gracias a Dirac. Pero, a pesar que soy nulo en el tema, me atrevo o decir que será algo complicado, porque la Relatividad General no ha sido unificada aún con la Mecánica Cuántica.

¡Saludos!

P.D.: Tenía que decirlo, hidromagnetismo, me encantan tus preguntas, siento que tu curiosidad enriquece nuestros conocimientos, al menos cuando son contestadas , pero sinó, por lo menos sabremos de algo más que ignoramos .

[natanael]

Re: Preguntas de Reletividad.

Si hubiera la forma de pinchar el boton ¡Gracias! varias veces, lo haría lo haria proporcional a la ayuda que me has brindado es decir unas $\infty$ veces.

[pod]

Re: Preguntas de Reletividad.

La verdad es que cada pregunta se merece un hilo por su cuenta, es un poco lioso discutirlo todo a la vez. Además, algunas preguntas ya se han hecho otras veces, está bien eso de buscar y tal, pero bueno.

1) Que magnitudes en física son relativas y cuales NO?. Si saben donde podiera conseguir informacion acerca de esto les agradeceria.

Es un poco difícil hacer un catálogo completo. Pero en realidad, no importa si una magnitud es invariante o no; lo que importa es si sigue unas leyes de transformación "bonitas" o no. Las cantidades que se transforman de una forma "bonita" se llaman tensores.

El problema es que, en relatividad, los tensores deben estar en cuatro dimensiones. Eso quiere decir que cualquier magnitud que utilizamos en física de Newton como un vector tridimensional no puede ser tensor. Por ejemplo los campos eléctricos y magnéticos.

A menudo, la conveniencia obliga a dejar de usar esas magnitudes que nos suenan de Newton, pero que transforman "feo", y substituirlas por otras magnitudes diferentes (aunque relacionadas) que sí son tensores. Por ejemplo, los campos eléctricos y magnéticos se substituyen por el "tensor de Faraday", que es de segundo orden (o sea, una matriz, para entendernos).

la temperatura es absoluta o relativa?,

La temperatura viene a ser una medida de la velocidad media de las partículas de algo. La velocidad es relativa, por lo tanto la temperatura también.

2) Una carga en movimiento constante con respecto a un observador fijo crea un campo magnetico estático, si otro observador lleva la misma velocidad, sentido y direccion que la carga, éste no percibe ningun campo magnetico. La pregunta es, con respecto al campo electrico, podria existir un observador que no perciba el campo electrico? o en su defecto un sistema de referencia que se mueva (con o sin aceleracion) en el espacio de tal manera que no se perciba campo electrico con respecto a la carga?

No, no es posible eliminar el campo eléctrico de ese sistema con un simple cambio de sistema de referencia.

Hay unas cuantas reglas para saber lo que es posible y lo que no. Al cambiar de sistema de referencia, el valor de $\vec E$ y $\vec B$ cambian, pero las siguientes combinaciones no pueden cambiar nunca (son escalares, tensores de orden cero; es decir, invariantes):

$$i_1 = \vec E \cdot \vec B \ , \qquad i_2 = c^2 B^2 - E^2 .$$

Fíjate que en el caso de una carga aislada, en el sistema de referencia donde está en reposo el campo magnético es cero, luego $i_1 = 0$. En otros sistemas de referencia, el campo magnético no será cero, pero $i_1$ debe seguir siendo cero, o sea que en este caso ambos campos serán perpendiculares.

Igualmente, en el SR en reposo está claro que $i_2 < 0$, y por lo tanto debe seguir siendo negativo en cualquier otro sistema de referencia. Eso quiere decir que $E^2 > B^2 \ge 0$. Y, de ahí, tenemos que obligatoriamente $E^2 > 0$, y por lo tanto el campo eléctrico de una carga aislada no puede ser nunca cero, se mueva o no.

3) Cual es la diferencia más relevante entre la relatividad general y especial?

Que el universo se puede curvar.

El hecho que pueda variar la geometría del espacio-tiempo, tiene consecuencias a la hora de buscar relaciones entre los puntos. En Física, la relación entre puntos más usual es la derivación (casi todas las leyes de la Física son ecuaciones diferenciales). La forma de tener en cuenta la curvatura del espacio-tiempo se puede tener en cuenta si cambiamos las derivadas parciales por una cosa más complicada que se llama "derivada covariante".

El principio de equivalencia fuerte nos dice que cualquier ley de la relatividad especial se puede pasar a la relatividad general simplemente substituyendo todas las derivadas por su equivalente covariante.

Además, matemáticamente normalmente se usa una coma para denotar una derivada parcial, y un punto y coma para la derivada covariante. Así que si tenemos una ecuación Física que funciona en relatividad especial, podemos pasarla a la relatividad general simplemente poniendo un punto encima de cada coma (y lo digo totalmente en serio; es lo que los anglosajones llaman "coma goes to semicolon rule").