Divulgación ¿Experimento mental?

[Hawkman]

Interrogante pues no tengo claro que tenga sentido físico.

Leyendo este artículo del tamiz se me ha ocurrido el siguiente problema mental. Partimos de la situación que describe aquí:

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Imagina, como haría Maxwell, que tenemos un cable eléctrico rectilíneo e infinitamente largo, en reposo respecto al éter, por el que circula una corriente determinada. El cable tiene exactamente el mismo número de protones que de electrones, es decir, no tiene carga eléctrica neta. Los electrones del cable, eso sí, se mueven a una velocidad v hacia la derecha respecto al éter. Tú, estimado y paciente lector, estás en reposo respecto al éter, y observando lo que sucede a su alrededor. Lo que verías sería algo así (protones en reposo y electrones en movimiento):



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A partir de aquí, me planteo la siguiente interpretación: llamemos $L$ a la distancia entre un protón y el siguiente consecutivo, de tal manera que sin entrar en mas consideraciones podemos determinar que en una distancia $L$ solo hay un protón (e igual en sucesivas distancia $L$ que completan el cable). Llamemos $t$ al tiempo que tarda un electrón en recorrer una distancia $L$ (y esto ocurre para cada distancia $L$ del cable). A partir de aquí podemos determinar lo que pasa en el cable simplemente observando una distancia $L$ en un tiempo $t$, pues esto se repetirá a lo largo del cable. Decimos entonces que el cable no tiene carga eléctrica neta pues en una distancia $L$ durante un tiempo $t$ solo hay un protón y un electrón.

Suponiendo que esta interpretación tenga sentido lo siguiente que planteo es considerar que la distancia $L$ se divide en dos, es decir,$L = L1'+L2'$ y de igual manera con el tiempo $t = t1'+t2'$. En esta nueva situación tendríamos que el electrón en el intervalo de tiempo $t1'$ recorre la distancia $L1'$ y en el intervalo de tiempo$t2'$ recorre la distancia $L2'$. Señalamos que a diferencia de lo ocurre con una distancia $L$ en un tiempo $t$, ahora tenemos que considerar que cuando el electrón está recorriendo la distancia $L1'$ no está recorriendo la distancia $L2'$ e igualmente cuando está recorriendo la distancia $L2'$ no está recorriendo $L1'$.

Desde esta nueva perspectiva, me pregunto que pasa con el protón para responder a la pregunta ¿tiene el cable carga eléctrica neta para todo $t'$?

[Hawkman]

Planteo otro:

Supongamos una tubería de agua, despreciamos sección, presión, etc... Nos fijamos en un tramo de tubería de 1m y medimos la cantidad de agua que pasa durante 1 segundo, obtendremos una cantidad de agua x (podríamos llenar un recipiente con ella). Luego nos fijamos en medio metro de esa misma tubería, y calculamos cuanto tiempo tiene que estar pasando el agua por ese medio metro de tubería para tener la misma cantidad que antes. Entiendo que 2 segundos.

Todo esto visto desde un punto de vista clásico, y suponiendo que esté bien. La pregunta sería ¿como se explicaría la situación si el medido metro se debiese a como vería un observador inercial el metro de tubería? ¿que consideraciones serían necesarias con respecto a la visión clásica?: ¿los paramentos de la tubería seguirían siendo despreciables? ¿la cantidad de agua que ve este observador sería la misma?...

[Hawkman]

Bueno me gustaría dar mi visión del primer problema:

Entiendo al interpretar que en una distancia $L$ hay un protón, aunque no sepa que es un protón esta interpretación satisface que pueda ser una distribución de probabilidad de encontrar una especie de canica en algún punto de esa distancia, o sea algo disperso a lo largo de esa distancia, o una canica quieta en algún punto de esa distancia, etc...

Si interpreto que debido a que considero que el electrón se mueve, este tardará un tiempo $t$ en recorrer esa distancia $L$, esta interpretación me permite determinar una relación con respecto a esta distancia $L$, de tal manera que para cualquier distancia habrá un intervalo de tiempo que satisfaga esa relación. Esta relación no deja de ser una velocidad, y la misma velocidad es un metro por segundo que medio metro por medio segundo.

En esta visión del asunto asumiré que el protón se puede encontrar en cualquier "posición"(este concepto al igual que cualquier descripción de objeto está limitado por un intervalo de tiempo) de esa distancia $L$.

Asumiré una interpretación de movimiento relativo, que consiste en que la consideración de reposo del protón está referida al electrón. Con esto quiero decir, que si en una distancia $L$ durante un tiempo $t$ hay un protón, en una distancia $L'$ durante un tiempo $t'$ también hay un protón (no 1/2 protón) y además, que el mismo protón puede estar en $L1'$ o en $L2'$ y considerar que sigue estando en reposo con respecto al electrón en un tiempo $t1'$ o $t2'$. Esto es consecuencia de la descripción anterior, $L/t$ es equivalente a $L'/t'$.

Con estas ideas la solución que veo es que el 50% de las veces el cable tiene carga eléctrica neta y el 50% no. Esta solución se basa en que el protón en $L'$ si no está en $L1'$ esta en $L2'$ (durante un tiempo$t'$) y a la inversa, y puede que coincida con un electrón o no. Es decir, puede ser que el protón esté en $L1'$ cuando el electrón esté recorriendo esa distancia, en cuyo caso también se cumplirá que coincidirán en $L2'$, o que no.

Cuando coinciden el cable tiene carga eléctrica neta porque en un $L'$ hay un protón y un electrón y en el otro no hay carga, y cuando no coinciden en un $L'$ hay un protón y en el otro un electrón.

[Richard R Richard]

Hola Hawkman, cada vez que me disponia a contestarte, veía que agregabas algo mas al hilo, te sugiero que formules preguntas sencillas en diferentes hilos, en vez de todas en un solo hilo, recuerda que LWDF no es un sitio donde se brinda asesoramiento personal, sino mas bien un lugar donde cualquiera puede acceder a información rápidamente, entiende que si alguien tiene solo una duda similar a las tuyas , se tiene que leer todo el rollo para ver cual es la respuesta y probablemente busque mas rápido en otro lado.

Yo he encontrado varios puntos inexactos en la explicación que propones, y tratare de ser breve y conciso, si te quedan dudas de algo en particular , consulta eso específicamente en un nuevo hilo. incluso no le veo relación con la relatividad que es el foro que escogiste para postear.

Imagina, como haría Maxwell, que tenemos un cable eléctrico rectilíneo e infinitamente largo, en reposo respecto al éter, por el que circula una corriente determinada. El cable tiene exactamente el mismo número de protones que de electrones, es decir, no tiene carga eléctrica neta. Los electrones del cable, eso sí, se mueven a una velocidad v hacia la derecha respecto al éter. Tú, estimado y paciente lector, estás en reposo respecto al éter, y observando lo que sucede a su alrededor. Lo que verías sería algo así (protones en reposo y electrones en movimiento):

Esa imagen mental está mal, si tu estas en reposo, los electrones se mueven con velocidad v hacia un lado entonces los protones se mueven con velocidad -v en dirección contraria.

Recuerda que solo se mueven los electrones libres, y por ello un protón también esta libre , si el electrón salta a un átomo con un protón libre, veras que el protón viaja en sentido contrario al electrón. la velocidad del salto es similar a la velocidad de la luz, mientras que la velocidad de avance de un único electrón entre átomo y átomo es mucho más lenta, de eso ya se habló en otros hilos.

A partir de aquí, me planteo la siguiente interpretación: llamemos $L$ a la distancia entre un protón y el siguiente consecutivo, de tal manera que sin entrar en mas consideraciones podemos determinar que en una distancia $L$ solo hay un protón (e igual en sucesivas distancia $L$ que completan el cable). Llamemos $t$ al tiempo que tarda un electrón en recorrer una distancia $L$ (y esto ocurre para cada distancia $L$ del cable). A partir de aquí podemos determinar lo que pasa en el cable simplemente observando una distancia $L$ en un tiempo $t$, pues esto se repetirá a lo largo del cable. Decimos entonces que el cable no tiene carga eléctrica neta pues en una distancia $L$ durante un tiempo $t$ solo hay un protón y un electrón.

Suponiendo que esta interpretación tenga sentido lo siguiente que planteo es considerar que la distancia $L$ se divide en dos, es decir,$L = L1'+L2'$ y de igual manera con el tiempo $t = t1'+t2'$. En esta nueva situación tendríamos que el electrón en el intervalo de tiempo $t1'$ recorre la distancia $L1'$ y en el intervalo de tiempo$t2'$ recorre la distancia $L2'$. Señalamos que a diferencia de lo ocurre con una distancia $L$ en un tiempo $t$, ahora tenemos que considerar que cuando el electrón está recorriendo la distancia $L1'$ no está recorriendo la distancia $L2'$ e igualmente cuando está recorriendo la distancia $L2'$ no está recorriendo $L1'$


Desde esta nueva perspectiva, me pregunto que pasa con el protón para responder a la pregunta ¿tiene el cable carga eléctrica neta para todo $t'$?

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Si desprecias la capacitancia del cable, la carga neta siempre es nula, si entra un electrón por un extremo ...por el otro extremo sale otro.

Planteo otro:

Supongamos una tubería de agua, despreciamos sección, presión, etc... Nos fijamos en un tramo de tubería de 1m y medimos la cantidad de agua que pasa durante 1 segundo, obtendremos una cantidad de agua x (podríamos llenar un recipiente con ella). Luego nos fijamos en medio metro de esa misma tubería, y calculamos cuanto tiempo tiene que estar pasando el agua por ese medio metro de tubería para tener la misma cantidad que antes. Entiendo que 2 segundos.

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No... el caudal es constante, es decir lo que entra a la cañería en un segundo es lo que sale de la misma en un segundo, luego por la seccion media tambien tiene que pasar la misma cantidad de fluido.

El volumen de liquido en medio metro de cañeria es la mitada de lo que hay en un metro, pero , lo que pasa por segundo en la seccion inicial, media o final es la misma cantidad de fuido.

Todo esto visto desde un punto de vista clásico, y suponiendo que esté bien. La pregunta sería ¿como se explicaría la situación si el medido metro se debiese a como vería un observador inercial el metro de tubería? ¿que consideraciones serían necesarias con respecto a la visión clásica?: ¿los paramentos de la tubería seguirían siendo despreciables? ¿la cantidad de agua que ve este observador sería la misma?...

No entiendo lo que preguntas...

Bueno me gustaría dar mi visión del primer problema:

Entiendo al interpretar que en una distancia $L$ hay un protón, aunque no sepa que es un protón esta interpretación satisface que pueda ser una distribución de probabilidad de encontrar una especie de canica en algún punto de esa distancia, o sea algo disperso a lo largo de esa distancia, o una canica quieta en algún punto de esa distancia, etc...

Tampoco te puedo seguir aqui, trata de ser mas claro.

Si interpreto que debido a que considero que el electrón se mueve, este tardará un tiempo $t$ en recorrer esa distancia $L$, esta interpretación me permite determinar una relación con respecto a esta distancia $L$, de tal manera que para cualquier distancia habrá un intervalo de tiempo que satisfaga esa relación. Esta relación no deja de ser una velocidad, y la misma velocidad es un metro por segundo que medio metro por medio segundo.

En esta visión del asunto asumiré que el protón se puede encontrar en cualquier "posición"(este concepto al igual que cualquier descripción de objeto está limitado por un intervalo de tiempo) de esa distancia $L$.

Asumiré una interpretación de movimiento relativo, que consiste en que la consideración de reposo del protón está referida al electrón. Con esto quiero decir, que si en una distancia $L$ durante un tiempo $t$ hay un protón, en una distancia $L'$ durante un tiempo $t'$ también hay un protón (no 1/2 protón) y además, que el mismo protón puede estar en $L1'$ o en $L2'$ y considerar que sigue estando en reposo con respecto al electrón en un tiempo $t1'$ o $t2'$. Esto es consecuencia de la descripción anterior, $L/t$ es equivalente a $L'/t'$.

Si el flujo de electrones es unitario, es mas probable encontrarlo dentro de L1 a tiempos menores y a tiempos mayores en L2, pero como quiero hacerte ver es que el electrón que entra no es el mismo que sale, sino que el que entra desaloja uno que estaba en un atomo neutro dejandolo momentáneamente con carga positiva, y al ubicarse en el átomo, queda allí no avanza mas hasta que no venga otro electrón a desplazarlo, y el electrón desplazado, hará lo propio con un átomo próximo vecino,en el sentido del cables, luego la velocidad de avance de un electron al azar es lenta pero velocidad de la transmisión entre átomo y átomo es muy rápida o c.

Con estas ideas la solución que veo es que el 50% de las veces el cable tiene carga eléctrica neta y el 50% no. Esta solución se basa en que el protón en $L'$ si no está en $L1'$ esta en $L2'$ (durante un tiempo$t'$) y a la inversa, y puede que coincida con un electrón o no. Es decir, puede ser que el protón esté en $L1'$ cuando el electrón esté recorriendo esa distancia, en cuyo caso también se cumplirá que coincidirán en $L2'$, o que no.

Cuando coinciden el cable tiene carga eléctrica neta porque en un $L'$ hay un protón y un electrón y en el otro no hay carga, y cuando no coinciden en un $L'$ hay un protón y en el otro un electrón.

En realidad no sucede de ese modo, para que un electrón circule , tiene que haber una diferencia de potencial entre los extremos del cable, lo que hace que el campo eléctrico en el interior del cable , de no sea nulo, y facilita el que una carga se mueva saltando de átomo en átomo, luego puedes interpretar que el electrón se mueve siempre para tratar que la carga neta, permanezca nula en el cable.

Creo que es mejor mover este hilo a electromagnetismo donde creo recibiras mas y mejores respuestas, ya que de relatividad este hilo tiene poco o nada de contenido.