Divulgación Duda contracción del espacio

[Markus]

Hola , miembros del foro . Antes de nada quiero decir que soy nuevo y que estoy estudiando fisica en 1ero de bachillerato pero como la fisica me gusta mucho tambien intento aprender todo lo que pueda por mi cuenta y , el otro dia empeze a leer un libro sobre la teoria de la relatividad . En la relatividad especial , al llegar al apartado de la relatividad de las medidas del espacio , se me explico con un ejemplo ( mas adelante lo describo ) que las medidas que yo tomo de un cuerpo moviendose a velocidad uniforme respecto a mí , que estoy en reposo , difieren de una persona que se esta moviendo con el cuerpo ( como si estuviera subido ) . El ejemplo es el siguiente :
Hay un tunel , yo estoy en reposo situdado justo en el medio del tunel ( fuera, eso si ) y otra persona va subida en un vagón de tren que se mueve a una velocidad V uniforme respecto a mí . Yo he instalado un sistema de espejos que me permite ver a la vez los 2 lados del tunel . En los dos extremos del tunel hay 2 bombillas que se encienden cuando la delantera del tren llega al extremo de la salida del tunel y la otra en la entrada , pues bien yo he observado cuidadosamente que los 2 destellos de luz llegan al mismo tiempo a mi posición , cosa que indica que el tren tiene justamente la longitud del tunel . Otra observadora subida en el vagón, como se está moviendo hacia la salida del tunel y alejandose de la entrada , como consecuencia de eso , le llega primero el destello de luz procedente de la salida del tunel , y mas tarde ( muy poco ) le llega el destello que le indica que la parte trasera de su vagón se ha "alineado " con la entrada del tunel . Entonces, ella llega a la conclusión de que el vagón es mas largo , que el tunel . Hasta aqui todo claro . Mas adelante en el libro se presenta en un diagrama de minkowski las longitudes que yo mediría según distintas velocidades a las que se moviera el vagón respecto a mí . Bien , ahora viene lo que no entiendo , a una velocidad ( concretamente el 84,6 % de la velocidad de la luz ) yo obtengo que la longitud del vagón es justo la mitad que la del vagón a una velocidad mucho mas baja , yo no entiendo porque ocurre eso . Me gustaria que me explicaran porque ocurre eso sin la explicación de la transformación de Lorentz , ya que he hecho los calculos de la longitud que yo mediría y exactamente calculo la mitad de la longitud que he medido anteriormente , es decir que no acabo de entender el "porque" de eso .
Muchas gracias

[Lets Build a Smart world]

Re: Duda contracción del espacio

Pues según lo que he leído y entendido acerca de la teoría especial de la relatividad, la razón por la cuál cuando un objeto viaja a velocidades cercanas a la de la luz este tiene la apariencia de contraerse es que la luz, que tiene que pegar en el objeto y llegar a los ojos del observador, sufre un mayor esfuerzo en alcanzarlo y por eso teniendo un referente cómo lo es el túnel, uno debiese observar que el objeto se contrae, esto pensándolo abstractamente cómo si se fuese un fotón, pero aunque en contra de tu petición, desde Lorentz parece entenderse mejor, pues vemos en sus formúlas relaciones positivas y negativas, y desde ahí podemos concluir.

[Markus]

Re: Duda contracción del espacio

Muchas gracias , ahora ya me ha quedado claro .

[polonio]

Re: Duda contracción del espacio

esto pensándolo abstractamente cómo si se fuese un fotón

¿Tú puedes pensar como un fotón? Pues que sepas que los fotones no piensan. Haz el favor de argumentar mejor.

Pero, bueno, si te refieres a que es visto desde un observador que va ligado al fotón, lamento decirte que no vas bien. En relatividad especial se nos dice que no tiene sentido el estudio de la leyes físicas desde un sistema de referencia que viaje a la velocidad de la luz.

Tu argumento puede ir en el siguiente sentido: la contracción de la longitud la puedes explicar porque desde distintos sistemas móviles el tiempo que tarda la luz en recorrer el camino desde los extremos de lo que se pretende medir hasta los distintos observadores son distintos al moverse éstos entre sí y al ser finita la velocidad de la luz.

Básicamente, hay que tener en cuenta que las reglas y los relojes de observadores que van a distintas velocidades no miden igual (los metros y los segundos son distintos desde estos sistemas).

[Sartie]

Re: Duda contracción del espacio

Pues según lo que he leído y entendido acerca de la teoría especial de la relatividad, la razón por la cuál cuando un objeto viaja a velocidades cercanas a la de la luz este tiene la apariencia de contraerse es que la luz, que tiene que pegar en el objeto y llegar a los ojos del observador, sufre un mayor esfuerzo en alcanzarlo y por eso teniendo un referente cómo lo es el túnel, uno debiese observar que el objeto se contrae, esto pensándolo abstractamente cómo si se fuese un fotón, pero aunque en contra de tu petición, desde Lorentz parece entenderse mejor, pues vemos en sus formúlas relaciones positivas y negativas, y desde ahí podemos concluir.

ojo, la, contraccion no es aparente, es tan real como lo puedas ser tu mismo. Para que lo entiendas piensa si realmente existe un patron de medidas universal y te darás cuenta que solo la velocidad de la luz es igual para todos los obervadores, lo que marca un patron de medida, pero repito, no es apariencia, es real.

[skynet]

Re: Duda contracción del espacio

ojo, la, contraccion no es aparente, es tan real como lo puedas ser tu mismo. Para que lo entiendas piensa si realmente existe un patron de medidas universal y te darás cuenta que solo la velocidad de la luz es igual para todos los obervadores, lo que marca un patron de medida, pero repito, no es apariencia, es real.

.....eso es imposible.....supon varios observadores a diferentes velocidades que miden la longitud del tren....para cada uno la contraccion será diferente, ¿cual de ellas es la contraccion "real" que dices?

saludos

[skynet]

Re: Duda contracción del espacio

Markus,

supon que para medir la distancia entre dos planetas lanzas un rayo de luz desde uno hacia el otro y mides el tiempo que tarda en llegar hasta el segundo planeta.

ahora supon que hubiera un segundo observador que va a una velocidad diferente a la tuya y que tambien mide el tiempo que tarda la luz en ir desde un planeta al otro.

la relatividad especial nos enseña que los tiempos medidos por los dos observadores serán diferentes sin embargo la velocidad del rayo es la misma para ambos, por lo tanto la distancias entre planetas medidas por los dos observadores serán diferentes, a esto es a lo que se llama contraccion del espacio ,el observador que va a más velocidad obtiene una medida más pequeña, es decir para él el espacio se contrae con respecto al otro observador.

en realidad la distancia entre los planetas no ha cambiado, la contraccion del espacio y en general todos los efectos de la relativida especial son "percepciones" diferentes de un mismo fenomeno que tienen observadores diferentes a diferentes velocidades.

hay que tener en cuenta que nosotros lo único que tenemos del universo son "percepciones" y la relatividad especial nos muestra cómo la velocidad del observador modifica la forma de percibir los fenomenos físicos.....pero no afecta al fenomeno físico observado, sólo a nuestra forma de percibirlo.

saludos

[pod]

Re: Duda contracción del espacio

Al nivel que mencionas, Markus, es muy difícil que puedas conseguir entender cosas de este estilo completamente. La Física es una larga escalera, y tú a penas estás subiendo los primeros peldaños. Lo que preguntas está en un peldaño varios pisos por encima. Puedes verlo de lejos, pero no puedes subirte a él. Es decir, podemos intentar explicarte un poco como va la historia, para calmarte la ansiedad. Pero la respuesta completa sólo la podrás entender cuando hayas pasado por los escalones intermedios.

Lo primero que hay que entender es el propio concepto de medición. No es un proceso mágico que nos da un número y una unidad. Una medición la hace un observador (sea humano, animal, vegetal o automático) concreto, que se encuentra en un lugar concreto y en un estado concreto. Y no hay ningún principio lógico que nos permita decir si la medición obtenida será la misma para dos observadores diferentes.

De hecho, la experiencia demuestra que dos observadores iguales pueden realizar mediciones del mismo fenómeno y obtener resultados diferentes. ¿Y cuál es el valor real? Pues los dos son ciertos y reales (estamos suponiendo que nadie se equivoca, claro). Resulta que el valor de (algunas) magnitudes físicas es diferente en diferentes sistemas de referencia. Es decir, una medición por si sola, un número y una unidad, no sirven de nada. Hay que decir en qué sistema de referencia se ha hecho. Todos los sistemas de referencia son igualmente reales, válidos y verdaderos; pero hay que decir cuál se está usando en cada medición.

Por ejemplo, si has leído sobre el tema, seguro que habrás escuchado la expresión "tiempo propio" o "longitud propia". El adjetivo "propio" significa que estamos eligiendo el sistema de referencia en que lo que estamos midiendo está en reposo. Es una elección particular de sistema de referencia, tan útil como cualquier otra.

Todo esto ya era cierto mucho antes de Einstein y la relatividad especial. Había lo que se conoce como "relatividad de Galileo". Por ejemplo, si tenemos un coche en marcha y medimos su velocidad con un radar fijo en una cuneta, nos saldrá una velocidad. En cambio, si la medimos con un radar equipado en otro coche distinto que se mueve a cierta velocidad, nos saldrá una medición diferente. Y eso que estamos midiendo la velocidad del mismo coche.

Esto nos es fácil de entender por que lo vemos a diario. Hablamos de "velocidad relativa", y ya está. El valor de la velocidad depende del sistema de referencia. Pues resulta que a principios del siglo 20 nos dimos cuenta que hay muchas otras magnitudes que también son "relativas". Por ejemplo, el tiempo, las distancias entre objetos, etc. Y, paradógicamente, hay una velocidad (y sólo una) que no es relativa: la velocidad de la luz en el vacío es la misma desde cualquier sistema de referencia.

Esto ya no es tan fácil de asimilar, porque no lo vemos día a día. Estamos acostumbrados que la velocidad sea relativa, y nos extraña que haya una que no lo sea. Igualmente, estamos acostumbrados a que las distancias sean absolutas, y nos extraña que sean relativas. Y aún nos extraña más que el tiempo sea relativo.

Y todo esto, ¿cómo afecta a la contracción de longitudes? Primero, hay que entender qué es una longitud. Para medir la longitud, lo que hacemos es saber en qué posición está cada uno de los extremos de lo que sea en un instante de tiempo fijo. Restando las coordenadas de la posición, obtenemos la longitud.

Como puedes imaginar, la clave está precisamente en lo que he puesto en negrita: medimos la posición de cada extremo en el mismo instante de tiempo. Pero hemos dicho que el tiempo es relativo, así que para lo que nuestro sistema de referencia es "el mismo instante de tiempo", para el otro sistema de referencia no lo es.

Pongamos un ejemplo. Supongamos que medimos un coche desde dos sistemas de referencia. En el sistema de referencia A, que está en reposo con respecto al coche, realizamos la medición en el instante $t = 0$. El morro del coche está en $x = 0$, y su parte trasera en $x = L$, por ejemplo.

Elegimos el segundo sistema de referencia en movimiento relativo, B, de forma que justo cuando el primer sistema hace la medición, el morro del coche también coincide en $x' = 0$ cuando $t' = 0$. Ésto lo podemos hacer; podemos hacer que los relojes de dos sistemas de referencia coincidan en un punto concreto del espacio-tiempo. Pero si coinciden en un punto, no coincidirán en ningún otro.

Es decir, como el tiempo es relativo, el momento en que el sistema de referencia A hace la medición del culo del coche ya no corresponde a $t' = 0$. Esto va en contra de lo que hemos dicho, la medición de la longitud se tiene que hacer simultáneamente en el sistema de referencia.

¿Qué quiere decir eso? Que aunque las mediciones de la parte delantera sean simultáneas en ambos sistemas de referencia; la medición de la parte trasera se hacen en instantes de tiempo diferentes. Por lo tanto, es bastante normal que los resultados sean diferentes.

Esto es equivalente a las explicaciones divulgativas más típicas, que utilizan el hecho que la velocidad de la luz es la misma en cualquier sistema de referencia, y por lo tanto si el coche se está moviendo (relativamente al S.R.), el "origen de coordenadas tiene que perseguir a la luz". No obstante, estas explicaciones tienen el defecto de que, al hablar de la luz, parece que estemos hablando de un efecto óptico.

Y no es así, este es un efecto real y físico. La realidad es relativa al observador; las mediciones arrojan resultados diferentes en sistema de referencia diferentes. Y si algunas mediciones son relativas, las mediciones derivadas también lo serán. Este es el caso de la contracción de longitudes: para definir la longitud, tenemos que asegurarnos que el tiempo es igual en dos puntos diferentes. Y el tiempo es relativo. Por lo tanto, la longitud también.

[Markus]

Re: Duda contracción del espacio

Muchas gracias a todos por ayudarme .

[Sartie]

Re: Duda contracción del espacio

.....eso es imposible.....supon varios observadores a diferentes velocidades que miden la longitud del tren....para cada uno la contraccion será diferente, ¿cual de ellas es la contraccion "real" que dices?

saludos

las medidas siempre son relativas, salvo la medida de la velocidad de la luz, que es lo que dice la relatividad, de ahi viene el nombre, relativo . Todas las medidas son ciertas y ninguna lo es ya que no existe un sistema que tomar como referencia, simplemente cada uno mide lo que mide, y lo que mide es cierto, no es aparente.

[Sartie]

Re: Duda contracción del espacio

en realidad la distancia entre los planetas no ha cambiado, la contraccion del espacio y en general todos los efectos de la relativida especial son "percepciones" diferentes de un mismo fenomeno que tienen observadores diferentes a diferentes velocidades.

hay que tener en cuenta que nosotros lo único que tenemos del universo son "percepciones" y la relatividad especial nos muestra cómo la velocidad del observador modifica la forma de percibir los fenomenos físicos.....pero no afecta al fenomeno físico observado, sólo a nuestra forma de percibirlo.

saludos

con que sistema de referencia defines la distancia real entre los dos planeta? respecto al tuyo o al que te da la gana?
Pues no supernena, los efectos relativisticos son tan reales como cuando miras la hora en tu reloj y dices, son las 12 y media.

[skynet]

Re: Duda contracción del espacio

la discusión sobre lo que es real y lo que no lo es sobrepasa el campo de la física y se adentra en la filosofía.

lo primero sería definir que entendemos por "real"....no se si seríamos capaces de llegar a un acuerdo....sospecho que no.

Pod dice: "La realidad es relativa al observador"

....pero verdaderamente ¿que sabemos de la realidad? solo tenemos percepciones del universo pero no un conocimiento directo de su realidad.

por ejemplo, la masa de un objeto: decimos que un objeto tiene masa por la atraccion que ejerce sobre otros cuerpos situados a su alrededor y por la oposicion que presenta a cambiar su estado de movimiento (inercia) y a estas propiedades le asignamos un número, pero no tenemos un conocimiento directo de la masa ni siquiera sabemos exactamente qué es, solo sabemos de ella los efectos que produce, el conocimiento que tenemos de ella está limitado a lo que podemos percibir.

y esto sucede no solo con la masa sino también con el resto de magnitudes físicas y con todo nuestro conocimiento sobre el universo.

por eso creo que sería mas preciso decir que "las percepciones de la realidad son relativas al observador"

saludos

[pod]

Re: Duda contracción del espacio

la discusión sobre lo que es real y lo que no lo es sobrepasa el campo de la física y se adentra en la filosofía.

De hecho, lo real es muy fácil de definir en Física. Lo real es lo que se mide. Punto. Las demás consideraciones, en Física, sobran.

Ahora, volvamos al tema del hilo, por favor.

[ser humano]

Re: Duda contracción del espacio

De hecho, lo real es muy fácil de definir en Física. Lo real es lo que se mide. Punto. Las demás consideraciones, en Física, sobran.

Ahora, volvamos al tema del hilo, por favor.

me alegro de que la mente no sea real, sino me chocaria esta afirmacion

por eso creo que sería mas preciso decir que "las percepciones de la realidad son relativas al observador"

coincido absolutamente -pero me da la impresion de que la fisica actual ignora al estado ontico, por lo complejo que es comprenderlo-

[Adosgel]

Re: Duda contracción del espacio

coincido absolutamente -pero me da la impresion de que la fisica actual ignora al estado ontico, por lo complejo que es comprenderlo-

De que lo ignora, estoy convencido; pero seguro que no encuentras a un físico que te diga que lo hace por que es demasiado complejo; si no por que no es su campo.

El problema es si el "como funciona" la naturaleza les lleva irremediablemente a ese campo, porque, hay que reconocer que es un campo muy incómodo para el que no está acostumbrado a tenerlo en cuenta.

Yo creo que es un asunto importante a tratar en la filosofía física (porque existe y existirá la filosofía física mientras existan las interpretaciones de la naturaleza del universo).

Estoy con pod en que, como premisa, lo real serían las mediciones. El problema está en que las mediciones solo nos dan información de interacciones entre el aparato medidor y lo medido; todo lo que va más allá depende de como interpretemos las cosas.

Saludos.