Secundaria El experimento de Michelson

[Jack]

Mi primer problema con la relatividad es que no entiendo cómo puede ser que la luz resulte tener la misma velocidad si se mide en la dirección del desplazamiento o en la contraria sobre un vagón que se desplaza a una velocidad cercana a la propia luz.

La luz llegará antes al sensor que va a su encuentro que al que se aleja. ¿Alguien puede explicarme esto sin usar formulas?
Gracias

[surrealfrog]

Re: El experimento de Michelson

Es un postulado de la relatividad. La velocidad de la luz es la misma independiente del sistema de referencia.

[pod]

Re: El experimento de Michelson

Mi primer problema con la relatividad es que no entiendo cómo puede ser que la luz resulte tener la misma velocidad si se mide en la dirección del desplazamiento o en la contraria sobre un vagón que se desplaza a una velocidad cercana a la propia luz.

La luz llegará antes al sensor que va a su encuentro que al que se aleja. ¿Alguien puede explicarme esto sin usar formulas?
Gracias

Si tú estás situado en el sistema de referencia del suelo, tu conclusión es correcta. No hay ningún problema en ello. Suponiendo que, en este sistema de referencia, los rayos salgan al mismo tiempo, un observador situado en el suelo verá que el rayo superior llega al borde del vagón antes que el inferior.

Esto no significa que un rayo se mueva más rápido que el otro, simplemente que uno de los rayos tiene que recorrer menos distancia (en este sistema de referencia) porque el punto de colisión se mueve, en un caso para alejarse y en otro para acercarse. Es obvio que si los dos rayos se mueven a la misma velocidad, llegará antes el que tiene que recorrer menos distancia.

Este análisis es totalmente análogo a un caso de relatividad de Galileo, no hay nada nuevo de relatividad especial en esto, no sé que te preocupa.

Los efectos de la relatividad se apreciarán si comparas las observaciones de dos observadores diferentes (por ejemplo, si comparas lo que vería una persona sentada dentro del vagón, moviéndose solidaria a él). Si hicieras esto, verías que para este observador el orden de los diferentes eventos es un poco diferente (por ejemplo, si el observador en el suelo veía que la salida de los rayos era simultánea, el observador del vagón verá que no lo es). Recuerda que, en relatividad, diferentes observadores pueden ver ordenes diferentes en algunos eventos, lo que para un observador es simultáneo, para otro no lo es.

[Jack]

Re: El experimento de Michelson

Lo que no entiendo es que al observador que va dentro del vagón le parezca que los dos rayos tardan el mismo tiempo en alcanzar el sensor. Si el observador sitúa dos relojes sincronizados en ambos extremos que se detienen al recibir el rayo de luz, el de la izquierda debería marcar más tiempo que el de la derecha ¿o no?
Gracias por la respuesta.

[Richard R Richard]

Re: El experimento de Michelson

Lo que no entiendo es que al observador que va dentro del vagón le parezca que los dos rayos tardan el mismo tiempo en alcanzar el sensor.

A sabiendas que pod sabe 300000 veces mas que yo, quiza te sirva de ayuda pensar el mismo experimento de este modo, te encierras en el vagon, sin poder mirar hacia afuera , si el vagon tiene velocidad nula con respecto a la tierra


estarias de acuerdo que los dos sensores deberían activarse al mismo momento, si es que pones un reloj en medio del vagón. Convencido de ello no?

Ahora piensa lo siguiente ... la tierra se mueve con respecto al sol no? a unos 29.8 Km/s y rota sobre si misma con un velocidad tangencial en el ecuador de unos 384 m/s, sumando ambas velocidades tenemos 30 km/s que no es 0 km/s y dependiendo del tamaño del vagón alguien debería haber notado que los sensores no se activan en el mismo momento ,a determinadas horas del día o del año.... pero porque no sucede????? Porque la velocidad de la luz es constante e igual a c para todos los observadores. Recorre igual distancia y tiempo medido con reglas y relojes que viajan con el mismo observador.

Y lo que observa alguien que va dentro del vagón, es que no importa a la velocidad que se mueva el vagón, los sensores coinciden en el tiempo de recepción.

Lo que si cambia es la percepción de un observador externo al vagón, un sensor recibe antes o despues segun la velocidad y el sentido de movimiento del vagón.

Lo que intentó demostrar el experimento de M&M es si la luz se movía arrastrada por el propio espacio llamado éter ,a una determinada velocidad que querían hallar. Todos los intentos por observar diferencias de tiempo fueron nulos, y por que existió en su momento este resultado negativo a lo esperado , Einstein postuló la invarianza de la velocidad para todos los observadores inerciales, que sirve de base fundamental para su teoría de la Relatividad.

Si el observador sitúa dos relojes sincronizados en ambos extremos que se detienen al recibir el rayo de luz, el de la izquierda debería marcar más tiempo que el de la derecha ¿o no?

El observador en el interior del vagón verá que ambos se detienen en el mismo instante, si el vagón va de derecha hacia la izquierda, un observador externo vera llegar la luz primero al sensor derecho y luego al izquierdo, y si el vagón va de izquierda hacia la derecha, un observador externo vera llegar la luz primero al sensor izquierdo y luego al derecho. como puede ser??? el observador externo, también notara que el ritmo de los relojes del vagón son más lentos que los propios, y que la longitud total del vagón se ha contraído en el factor de lorentz, observara que los relojes estan desincronizados, pero cuando cada rayo los alcanza ambos tendrán la misma indicación.

Es por ello que se dice que las medidas de tiempo y espacio son relativas a un sistema de referencia determinado para cada observador y todos los efectos mencionados fueron explicados y demostrados por la teoría de la relatividad especial.

[Jack]

Re: El experimento de Michelson

Estoy seguro de que llevas razón en lo que dices, porque además es coherente con la física relativista. Debe ser que se me pasa alguna sutileza por alto, pero yo sigo viendo el problema así:

Concentrándonos en lo que pasa dentro del tren, la teoría de la relatividad dice que cualquier medición de la velocidad de la luz dará siempre el mismo valor para el observador que va dentro.

El esquema inferior supone que el tren está inmóvil y que se lanzan dos rayos hacia la mampara del centro. Está claro que llegan a la vez.

Ahora supongamos que pasa un tren a una velocidad cercana a la de la luz y se disparan dos rayos en el mismo instante para el observador que va dentro. El rayo de la izquierda tendrá que recorrer menos espacio para llegar a la mampara porque esta viene a su encuentro y en cambio el de la derecha tendrá que recorrer más espacio porque la mampara se aleja de él.

Aun suponiendo que el tiempo se dilate y que el tren se acorte, no entiendo cómo los dos rayos llegan a la vez a la mampara dado que uno tiene que recorrer más espacio que el otro. La única explicación que yo veo sería suponer que un rayo va más rápido que el otro o que el tiempo en la mitad del vagón transcurre más rápido o que medio vagón se contrae más que el otro.

Bueno, disculpa las molestias y te agradezco la edición "en frío" que has hecho de mi esquema. Eso si que me ha sorprendido más que la invarianza de la velocidad de la luz. Ja, ja, ja.


Saludos.








Después de escribir lo anterior he probado a contraer el vagón y ha ocurrido el milagro.




¿Es esa la explicación que me faltaba?

Saludos.

[Richard R Richard]

Re: El experimento de Michelson

No , no es ese el error en tu planteo,

Ahora supongamos que pasa un tren a una velocidad cercana a la de la luz y se disparan dos rayos en el mismo instante para el observador que va dentro.

de acuerdo

El rayo de la izquierda tendrá que recorrer menos espacio para llegar a la mampara porque esta viene a su encuentro y en cambio el de la derecha tendrá que recorrer más espacio porque la mampara se aleja de él.

aqui estas suponiendo que el que observa esta esta fuera del vagón , no dentro, si esta dentro los ve llegar juntos no importa la velocidad del vagon, como dijiste anterioirmente.

Aun suponiendo que el tiempo se dilate y que el tren se acorte, no entiendo cómo los dos rayos llegan a la vez a la mampara dado que uno tiene que recorrer más espacio que el otro.

Porque para el observador de fuera del vagón los haces no parten en el mismo instante, los eventos simultáneos para un observador, no lo son para otro que se mueve con velocidad v a con respecto a ese observador, y tampoco los verá llegar en el mismo instante al sensor.

La única explicación que yo veo sería suponer que un rayo va más rápido que el otro o que el tiempo en la mitad del vagón transcurre más rápido o que medio vagón se contrae más que el otro.

pues esta explicación ya lo sabes no es la correcta.

fijate este video si te aclara algo mas el panorama

[Benedictt]

Re: El experimento de Michelson

Lo puedes entender teniendo en cuenta dos cosas:

1. Nada viaja más rápido que la velocidad de la luz.
2. La velocidad de la luz es constante.

Ahora imagina observas el destello desde un punto medio dentro del vagon. Si mides el tiempo que tarda la luz en recorrer esa distancia a los extremos del vagon no puede ser ni superior a la velocidad ni inferior a la velocidad de la luz. Así que si estás en un punto medio inevitablemente la luz llegará a ambos lados al mismo tiempo. Siempre y cuando estés dentro del vagon.

Creo que tu confusión está en que no dejas de mirar el vagon desde afuera.

[Jack]

Re: El experimento de Michelson

Voy a ver si consigo explicar en qué punto me pierdo.

Supongamos que vamos en un vagón en movimiento y disparamos dos balas desde los extremos hacia un tabique central. Ambas balas llegan al mismo tiempo porque en el momento de ser disparadas, "recuerdan" la velocidad a la que se movían, y eso hace que la bala que va al encuentro del tabique lleve menor velocidad que la bala que va en persecución. Y eso compensa exactamente la diferencia de recorrido de ambas balas.

Sin embargo, si las balas se disparan desde dos escopetas que están ancladas en el borde de la vía del tren, en el momento en el que el vagón se alinea con ellas, la bala que va al encuentro del tabique llegará antes.

Entonces, si suponemos que el fotón es una bala, o bien "recuerda" la velocidad del dispositivo que lo emitió o no la recuerda. Si suponemos que no la recuerda, para un observador que viajara en el vagón, la bala que va al encuentro debería llegar antes al tabique.

¿Por qué lo que ocurriría con balas, no ocurre con la luz?

[Richard R Richard]

Re: El experimento de Michelson

Porque la velocidad de la luz es constante para los dos observadores "c" pero en cambio con la bala no es constante depende de las dos velocidades tanto de la bala como de la del tren.

La velocidad de la luz es independiente de la velocidad del emisor y del receptor.

Hace unos años tenía las mismas inquietudes que tu, cuando las resolví hice este blog, http://forum.lawebdefisica.com/entri...vidad-especial. Aunque es largo y medio tedioso, creo que explica los por que de lo que hoy no entiendes.

[Benedictt]

Re: El experimento de Michelson

¿Por qué lo que ocurriría con balas, no ocurre con la luz?

Porque la velocidad de la luz es constante. No aumenta ni disminuye. Y porqué nada viaja más rápido que la velocidad de la luz.

Te haré un planteamiento con una velocidad mas lenta que te ayudará a entenderlo y que pudes probar y te daras cuenta que lo estás mirando desde afuera.

Tu y yo estamos parados a ambos lados del vagón en movimiento y empesamos a caminar hacia el centro del vagon. Suponiendo que ambos caminamos a la misma velocidad. Quien llegará primero al centro?

Ahora supon que estamos “afuera” a ambos lados del vagon pero en el anden. Empezamos a caminar hacia el centro pero el vagon empieza a moverse. Cual de los dos llegará primero al centro.

Son dos situaciones diferentes dependiendo del observador.

Espero haber ayudado.