2o ciclo ¿Velocidad de la luz independiente del observador?

[skan]

¿Hay alguna explicación intuitiva de por qué la velocidad de la luz es independiente de la velocidad con la que se mueve el observador?
Por ejemplo si piensas en un observador al que le golpean pelotas de tenis que vienen en contra no sucede lo mismo.

[Richard R Richard]

Re: ¿Velocidad de la luz independiente del observador?

La genialidad de la relatividad y la dificultad de entenderla radica en que es bastante antiintuitiva.

Explotando tu analogía ...

la velocidad con la que te impactan las pelotas es siempre la misma, no importa como te muevas , siempre es la misma para ti como para cualquier observador a cualquier velocidad.

si desarrollas velocidad acercandote a la fuente recibes mas pelotazos por unidad de tiempo, si te alejas recibes menos(relacionado con el efecto doppler relativista)

y si la fuente tiene mas intensidad , te lanza pelotas mas "grandes ".....relacionado con la energía media de los fotones....

[skan]

Re: ¿Velocidad de la luz independiente del observador?

¿Hay alguna explicación intuitiva de por qué la velocidad de la luz es independiente de la velocidad con la que se mueve el observador?
Por ejemplo si piensas en un observador al que le golpean pelotas de tenis que vienen en contra no sucede lo mismo.

Pero lo digo porque precisamente con las pelotas de tenis no sólo recibirías más pelotas en el mismo tiempo sino que además esas pelotas incidirían a más velocidad. ¿Por qué con los fotones no pasa lo mismo?

O incluso aunque considerasemos la luz como una onda. Si estamos en la playa y nos movemos hacia una ola a mucha velocidad esta nos impacta más fuerte que si huimos de ella. ¿Por qué con la luz no?

[Fortuna]

Re: ¿Velocidad de la luz independiente del observador?

En las ecuaciones de Maxwell para el vacío, que describen una onda, aparece una constante $\frac{1}{\sqrt{\epsilon_0\cdot \mu_0}}$ que corresponde al término de velocidad de la onda y que si se avalúa sale la velocidad de la luz. Pero esta ecuación no se ha descrito para ningún sistema de referencia en concreto.

Si un campo eléctrico oscila, se crea uno magnético que oscila también. Esta oscilación, aunque haya sido una sóla vez, se alejará de tí siempre a esa velocidad. Y da igual desde donde lo mires y si te mueves respecto a él. La única forma de verlo parado, es que no oscile, en cuyo caso ya no hay onda.

[d_tentor]

Re: ¿Velocidad de la luz independiente del observador?

¿Hay alguna explicación intuitiva de por qué la velocidad de la luz es independiente de la velocidad con la que se mueve el observador?
Por ejemplo si piensas en un observador al que le golpean pelotas de tenis que vienen en contra no sucede lo mismo.

El efecto Doppler es tan aplicable a la luz como a una onda sonora, la velocidad de la luz sigue siendo constante en el vacío, su cambio de frecuencia se da solo en relación a la distancia entre la fuente y un observador, alguno de los cuales está en movimiento.

Solo la medición de la frecuencia variaría entre dos objetos acercándose o alejándose, pero en el medio (el espacio o ambito en que ambos están contenidos)sería constante
Es decir habría una diferencia entre la frecuencia observada y la frecuencia emitida, eso se daría tanto en una onda sonora como en una onda electromagnética.

[The Higgs Particle]

Re: ¿Velocidad de la luz independiente del observador?

Es que no es que la constancia de la velocidad de la luz sea "antiintuitivo" en la naturaleza. Es lo más normal del mundo para ella. Nosotros lo vemos "raro" porque estamos acostumbrados a nuestra escala en la que las transformaciones de Galileo son válidas

[Fortuna]

Re: ¿Velocidad de la luz independiente del observador?

Otra cosa, la velocidad de la luz sólo es independiente del observador EN EL VACÍO. En otros medios, la luz se mueve a una velocidad distinta en una dirección y otra si el medio en el que se encuentra está en movimiento.

Ahora, dime, ¿cómo podrías medir a qué velocidad se mueve el vacío respecto a tí? o tu nave respecto al vacío. Estás en una nave espacial inercial en una zona de altísimo vacío. Tienes un laboratorio local y tratas de medir la velocidad de la nave respecto al vacío. ¿cómo lo harías?. Ahora aceleras a 1g durante 1 año y repites el experimento (que debes plantear tú como ejercicio). ¿Qué medirías?

[d_tentor]

Re: ¿Velocidad de la luz independiente del observador?

Otra cosa, la velocidad de la luz sólo es independiente del observador EN EL VACÍO. En otros medios, la luz se mueve a una velocidad distinta en una dirección y otra si el medio en el que se encuentra está en movimiento.

No se trata de que solo sea independiente del observador sino que es constante en el vacío
Luego varía segun la densidad del medio.

Ahora, dime, ¿cómo podrías medir a qué velocidad se mueve el vacío respecto a tí? o tu nave respecto al vacío. Estás en una nave espacial inercial en una zona de altísimo vacío. Tienes un laboratorio local y tratas de medir la velocidad de la nave respecto al vacío. ¿cómo lo harías?. Ahora aceleras a 1g durante 1 año y repites el experimento (que debes plantear tú como ejercicio). ¿Qué medirías?

Sea lo que sea que llames vacío la velocidad con que se acerca (o te acercas a) sería inversamente proporcional a la velocidad con que se aleja (o te alejas de) tu punto de partida.

[Carla JM]

Re: ¿Velocidad de la luz independiente del observador?

Que yo sepa, en la teoria electromagnetica de Maxwell (del siglo XIX) se consideraba que la velocidad de la luz era constante respecto al hipotetico eter, un medio en reposo absoluto que llenaria el vacio del espacio.

Respecto al ejemplo de las olas del mar (como ondas), una persona que se deje llevar por una ola hasta la arena de la playa constituira un sistema de referencia respecto al cual la onda se encuentra en reposo o "congelada", sin que esto constituya un gran problema fisico.

[Fortuna]

Re: ¿Velocidad de la luz independiente del observador?

No se trata de que solo sea independiente del observador sino que es constante en el vacío
Luego varía segun la densidad del medio.

No,no es la densidad, depende de la permitividad eléctrica y la permeabilidad magnética de la luz en el medio y para cada longitud de [FONT=sans-serif]onda [/FONT]$v=\frac{1}{\sqrt{\epsilon_r\mu_r\mu_0\epsilon_0}}$

Sea lo que sea que llames vacío la velocidad con que se acerca (o te acercas a) sería inversamente proporcional a la velocidad con que se aleja (o te alejas de) tu punto de partida.

Supongo que quieres decir de signo opuesto. En un medio $v_{observada}\approx v_{Relativa Del Medio}\pm v_{Luz En Ese Medio}$

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Que yo sepa, en la teoria electromagnetica de Maxwell (del siglo XIX) se consideraba que la velocidad de la luz era constante respecto al hipotetico eter, un medio en reposo absoluto que llenaria el vacio del espacio.

Si, el éter estaría el reposo, pero la tierra no, por tanto debería medirse desde la tierra una velocidad en verano y otra distinta en invierno o bien una velocidad distinta respecto al éter en una dirección y otra distinta en la perpendicular (si no tienes la mala suerte de medirla justo cuando estás moviendote en diagonal respecto al éter), cosa que podría calcularse con la leyes de Newton, pero el Sol también se mueve y ahí si que no se sabía a que velocidad. Precisamente para eso se hizo el experimento de Michelson y Morley.

Respecto al ejemplo de las olas del mar (como ondas), una persona que se deje llevar por una ola hasta la arena de la playa constituira un sistema de referencia respecto al cual la onda se encuentra en reposo o "congelada", sin que esto constituya un gran problema fisico.

No sabría responder bien, tal vez Ariga lo explique mejor. Propongo, pero no estoy seguro, la siguiente explicación.

En una onda transversal corriente se utilizan las tensiones de la cuerda y la segunda ley de Newton F=ma. Al final queda que la velocidad de la onda es $v=\sqrt{\frac{T}{\rho}}$ donde T es la tensión de la cuerda y $\rho$ la densidad de masa por unidad de longitud. Si aplicamos ésto a la luz nos daría que la velocidad de la luz debe ser infinita (por no tener masa la luz), luego algo cambia. A parte de que ni aquí hay tensiones, ni se aplica la mecánica de Newton. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/on...ansversal.html

Si te mueves con una cresta de una onda transversal, la aceleración vertical que mides es 0 y las tensiones deben anularse y de ahí que la velocidad (relativa a la cresta) es 0.

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¿Hay alguna explicación intuitiva de por qué la velocidad de la luz es independiente de la velocidad con la que se mueve el observador?
Por ejemplo si piensas en un observador al que le golpean pelotas de tenis que vienen en contra no sucede lo mismo.

Respondiendo a esta pregunta.

El electromagnetismo da un valor preciso para la velocidad de la luz en el vacío que depende de las constantes permitividad eléctrica y la permeabilidad magnética del mismo. ¿Se puede medir qué velocidad lleva un observador respecto al vacío?. La respuesta es no. Por ello no tiene sentido que dos observadores midan velocidades distintas de c en el vacío cuando el electromagnetismo nos da una valor preciso de c. Si midieran valores distintos de c ello implicaría que el vacío tiene propiedades electromagnéticas distintas para dos observadores.

La pregunta debería ser "¿Por qué, o mejor, cómo es que se trasmite la luz en el vacío?".

[Richard R Richard]

Re: ¿Velocidad de la luz independiente del observador?

Para un observador inercial no-local o lejano, la velocidad de la luz puede ser mayor o menor al valor C (de acuerdo con la TRG)

De acuerdo, pero en el mensaje que origina el hilo, no se intuye la idea de sistemas de referencia no inerciales o acelerados, o presencia de campos gravitatorios o curvatura espacio temporal, mas bien apunta a una descripción de la constancia de la velocidad de la luz como principio dentro del marco de la RE.

De este modo, la velocidad de la luz en el vacio ya no seria perfectamente constante e independiente del observador.

Ese mismo observador en medidas locales determinara que la velocidad de la luz sigue siendo c.

La curvatura espacio temporal es lo que hace que si se evalúan los ratios de coordenadas de espacio sobre coordenadas de tiempo , se calcule una velocidad distinta a c, pero aplicando las transformaciones de Lorentz y la corrección por la curvatura del espacio en RG como es debido, si se puede puede determinar que la velocidad de la luz para un observador local siempre es c.

¿Por qué con los fotones no pasa lo mismo?.....¿Por qué con la luz no?

Siguiendo tu ejemplo de las pelotas lanzadas....

si la fuente se acerca, aumenta la cantidad de bolas lanzadas por unidad de tiempo,(aumenta la frecuencia, no la velocidad) si se aleja pasa lo contrario disminuye la cantidad,(baja la frecuencia.)

Supón que estás recibiendo los pelotazos con una frecuencia f, pero ahora decides moverte con una velocidad v con respecto a como te movias antes, que sucede, el espacio se acorta, para ti las distancias se hacen más pequeñas , por lo que la separación entre bolas lanzadas se ha reducido, y las ves llegar con una frecuencia mayor, pero seguirán llegando a la misma velocidad pues también la separación temporal se ha reducido, esto es lo raro,o que suena antiintuitivo, pues nadie se ha montado a algo que se mueva tan rápido para experimentarlo cotidianamente.

Respecto al ejemplo de las olas del mar (como ondas), una persona que se deje llevar por una ola hasta la arena de la playa constituirá un sistema de referencia respecto al cual la onda se encuentra en reposo o "congelada", sin que esto constituya un gran problema físico.

Es que justamente hay un gran problema fisico y ningún observador puede subirse a un sistema de referencia que viaje junto con la onda electromagnética, pues ningún objeto con masa puede alcanzar la velocidad de la luz.
Entonces no hay observadores en reposo o congelados con respecto a una onda electromagnética en el vacío.

[Carla JM]

Re: ¿Velocidad de la luz independiente del observador?

Richard:
En tu respuesta a Skan pareces introducir la contraccion de distancias relativista para explicar la constancia de c respecto a cualquier observador. Pero en el caso de que el observador se aleje de la fuente luminosa, la frecuencia disminuye y entonces seria necesario que la longitud de onda aumentase con respecto a su SR (en vez de contraerse) para que la velocidad de propagacion de la luz permaneciera constante con respecto a dicho observador.

Fortuna:
Ciertamente no resultaria practico intentar medir la velocidad de la luz, o la de un observador, respecto al vacio (que es lo que nos queda una vez que hemos descartado la existencia del eter), pero siempre se puede medir la velocidad de la luz respecto a la fuente que la emite, asi como la velocidad de los observadores con respecto a ese mismo sistema de referencia.

Saludos.

[Hawkman]

Re: ¿Velocidad de la luz independiente del observador?

Edito: Lo borro, creo que me ha quedado muy chorra, y que no he entendido este hilo.

[Fortuna]

Re: ¿Velocidad de la luz independiente del observador?

Richard:

Fortuna:
Ciertamente no resultaria practico intentar medir la velocidad de la luz, o la de un observador, respecto al vacio (que es lo que nos queda una vez que hemos descartado la existencia del eter), pero siempre se puede medir la velocidad de la luz respecto a la fuente que la emite, asi como la velocidad de los observadores con respecto a ese mismo sistema de referencia.

Saludos.

Si asumimos que no existe el éter, que el vacío no se mueve respecto a los objetos materiales, la velocidad de la luz debería ser siempre la misma. Esto se entiende de forma teórica, pero estaría bien un experimento que lo muestre, a tal vez refute.

Medir la velocidad de la luz en un cuerpo que se acerca o se aleja de nosotros se ha hecho con aviones volando en un sentido u otro a la velocidad de rotación de la tierra y usando relojes atómicos, dando resultados coherentes con la relatividad especial, peeero al compararlo con un reloj terrestre debemos usar la relatividad general, lo cual no nos interesa.

La velocidad de una onda mecánica respecto al medio en el que se trasmite no depende de la velocidad del emisor. Pero en el caso de la luz podríamos suponer que no tiene por qué cumplirse, sobre todo si pensamos en fotones. (aunque ya hemos visto que teóricamente no tiene sentido).

Supongamos que estamos en el vacío intergaláctico con una nave que tiene un emisor de fotones en el lado delantero en un tubo abierto por los dos extremos con un detector en el lado trasero y lanzamos fotones desde delante hacia atrás. Si a la velocidad del fotón le descontamos la velocidad respecto a otro observador (ya que no podemos medir nuestra velocidad respecto al vacío) obtenemos $c'=c-v$, es decir, los fotones saldrían frenados de la nave. Pero el tubo está abierto, ahora podríamos medir de nuevo las constantes $\epsilon_0$ y $\mu_0$ lo que nos daría de nuevo c, no c-v, entrando en contradicción con el electromagnetismo.

No sé si eso responde tu pregunta.

[Carla JM]

Re: ¿Velocidad de la luz independiente del observador?

La inexistencia del eter entra en contradiccion con la teoria original del electromagnetismo, que tampoco tiene que ser totalmente infalible. El experimento de Michelson-Morley se hizo cuando J. C. Maxwell ya habia muerto.

Yo diria que, en la teoria original de Maxwell, un observador puede alcanzar y superar la velocidad de la luz (respecto al eter).

Tu ultima frase ("No se si esto responde tu pregunta") debe referirse a otra persona, supongo, porque yo no he preguntado nada.

Un saludo.