¿Qué pasaría si una nave espacial viaja al 99,99999% de la velocidad de la luz y un pasajero atraviesa la cabina?

Preguntas similares se han hecho muchas veces en Quora. Para una respuesta más completa, sugiero buscar uno de ellos.

La versión corta:

1. Nada extraño sucedería con los sistemas eléctricos / de combustible. En el marco de referencia de la nave, todo eso es estacionario.
2. Si corres 20 km / h, está bien. Todo te parecerá normal. Un observador de pie en la Tierra lo vería moverse a lo largo del interior de la nave a menos de 20 km / h. Ver fórmula de adición de velocidad.

En general, cuando hablas de velocidad, tienes que hablar de velocidad relativa a algo . Dado que hay algunos marcos de referencia en los que el barco es estacionario (o casi estacionario), es imposible que le ocurra algo extraño al barco de acuerdo con las personas que lo componen. Todo funciona normalmente, en lo que a ellos respecta. Solo las personas que ven que la nave va muy rápido medirán los efectos relativistas.

Interesante. Primero, comprendamos el escenario y la longitud del tren. Si la unidad de medida es 1 segundo,
¿Estás hablando de un tren que es al menos? – 186,000 millas (Velocidad de la luz = 186,000 millas / segundo) de largo.

Circunferencia de la tierra: 24,901.55 millas.

Entonces, el tren rodearía la tierra al menos 7 veces.

Sé que es un escenario hipotético.

En mi opinión, la respuesta es SÍ , si pudiera crear el escenario mencionado anteriormente y se encuentra en un tercer punto (punto de referencia), podría romper la velocidad de la luz.

Por favor, eche un vistazo a esta respuesta de Robert Frost.
¿Es más rápido volar hacia el oeste que hacia el este debido a la rotación de la Tierra?

Es una situación más o menos similar. Buena pregunta por cierto.

Puedes averiguarlo por ti mismo, ahora mismo. Sal y corre 20 km / h. Entonces háganos saber qué pasa.

En este mismo momento en que estás leyendo esto, actualmente estás viajando 8 km / h más lento que la velocidad de la luz … desde la perspectiva de alguna galaxia distante. Y cuando saliste y corriste a 20 km / h, esa galaxia lejana te vio corriendo ~ 7.999 km / h más lento que la velocidad de la luz.

Entonces eso es todo lo que sucede. Realmente no es emocionante.

Ascenderá al 99.9991% de la velocidad de la luz, o cualquier número mayor pero aún menor que 1. Se necesita asintóticamente más cerca de la energía infinita para acercarse más a 1c, por lo que simplemente obtiene menos y menos retorno de su gasto de energía en términos de acercarse a 1, nunca llegar allí.

En otras palabras, pasar de 99 a 99.9 requiere MUCHO menos energía que pasar de 99.9 a 99.99. Lo cual es diferente a las intuiciones newtonianas.

Y llegar hasta 1 siempre requiere energía infinita desde donde estés ahora. Entonces no puedes.

Daniel –

La mayoría de las respuestas a su pregunta aquí son buenas. Se refieren correctamente a la fórmula de composición de velocidad. Hay una omisión que debemos tener en cuenta: ¿qué sucede cuando las velocidades combinadas no son paralelas?

Numéricamente podemos ilustrar el caso en el que un observador está parado en una plataforma y ve un tren que pasa yendo hacia el este a .95 c . En el momento correcto, un pasajero del tren dispara una bala hacia el sur [90º desde la dirección del tren], también a .95 c . ¿Cuál es el ángulo y la velocidad de la bala como la ve el observador de la plataforma?

La matemática de esta situación es un poco más complicada que en el caso colineal, pero no es especialmente complicada.

Responder:
Velocidad de bala vista desde la plataforma: 0.99524 c
Dirección: 17.3º sur del este, muy diferente de 90º.

Tenga en cuenta que si la bala también se disparó hacia el este, la velocidad combinada resultante sería de .9986 c en relación con la plataforma.

No debería sentir nada inusual. Pero un observador externo que observa sus movimientos, lo encontrará congelado en el tiempo. Eso significa que, para un observador externo, cada segundo que pase en el reloj de la persona en movimiento se estirará. La razón es que la velocidad de la luz es constante en cada marco de referencia. Si la persona en el carro (que ya se mueve casi con la velocidad de la luz) corre en la misma dirección tratando de obtener una velocidad absoluta mayor que la de la luz, su tiempo desde la perspectiva externa se estirará en consecuencia (v = s / t) que el límite de velocidad cósmica no se viola. Para el observador externo, el viajero estaría congelado en el tiempo, lentamente, rojo, cambiando al olvido.

Este es el problema estándar de adición de velocidad en la relatividad, que tenemos que usar en este caso. Recuerde, la velocidad relativa entre dos sistemas de coordenadas nunca puede ser igual o superior a c , la velocidad de la luz. Entonces, en términos más exactos, supongamos que tenemos tres marcos de referencia: una plataforma R1, un tren que se mueve por la plataforma R2 y usted mismo R3 dentro del tren. Establecemos la velocidad del tren en la plataforma R2 – R1 = .99 cy su velocidad en el tren en R3 – R2 = .99 c . en la misma dirección que el tren. Entonces, ¿cuál es su velocidad en relación con la plataforma R3 – R1?

La fórmula de adición de velocidad da R3 – R1 [matemática] \ aproximadamente 0.99995 \ c. [/ Matemática]

Ahora podemos tomar el caso de donde la velocidad del tren es .99 c este y su velocidad en el vagón del tren es .99 c hacia el sur . ¿Cuál es su velocidad y dirección en relación con la plataforma? La fórmula de adición de velocidad da una velocidad de [matemáticas] 0.9998 \ c [/ matemáticas] en la dirección de solo [matemáticas] 8.03 [/ matemáticas] º al sur del este.

No, porque para moverse dentro de un tren que viaja a través del espacio-tiempo a la velocidad de la luz, los átomos de su cuerpo tienen que ejercer fuerza sobre el tren mismo. Esas fuerzas son transportadas por partículas que interactúan a la velocidad de la luz, y no más rápido.

Entonces, no se movería mientras el tren se moviera a la velocidad de la luz, por dos razones: primero, porque necesita interacciones entre la materia para ejercer fuerza, lo que no puede suceder más rápido que la velocidad de la luz, sería incapaz de ejercer fuerza sobre las partículas del tren que ya se mueven a la velocidad de la luz.

En segundo lugar, debido a que las interacciones suceden a la velocidad de la luz, cuanto más cerca esté de esa velocidad, más lentas se producen las interacciones en relación con su propio movimiento dentro de su marco de referencia, y esto resulta en una percepción más lenta del tiempo en su marco de referencia en comparación con El universo en general (también conocido como dilatación del tiempo). Si usted y el tren se estuvieran moviendo a la velocidad de la luz, y pudieran ser vistos por un observador externo, parecería que no se mueven en relación con el tren, incluso si pensaran que lo hacen, porque si se mueven a la velocidad de la luz, esencialmente existes en un solo momento de tiempo para todo tu viaje a esa velocidad. Entonces, parecería que deja de caminar cuando su tren se acerca a la velocidad de la luz, luego acelera a medida que el tren se desaceleró a velocidades no relativistas.

Nada especial sucedería en absoluto. La velocidad es relativa, y relativa a sí misma, la nave espacial es estacionaria.

Para un observador externo para quien la nave espacial es muy muy rápida, pero con suerte no demasiado cerca, el pasajero todavía se mueve por debajo de la velocidad de la luz, los sistemas eléctricos son normales, pero hay ciertos efectos ópticos debido a la alta velocidad. Por ejemplo, si la nave espacial viaja directamente lejos, entonces ella y su contenido se desplazan hacia el rojo (las frecuencias aparecen más bajas y los relojes son más lentos). También hay un efecto de contracción profunda, similar a lo que veo cuando miro árboles a través de mis lentes porque soy miope.

Porque el espacio y el tiempo son relativos. Entonces, una persona en el tren experimenta el espacio y el tiempo de manera diferente que usted, viendo que este tren se aleja tan rápido de usted.

Digamos que tiene un telescopio y puede ver todo en el tren mientras se aleja de usted. El tren parece aplanado, más ancho que largo. Los eventos parecen estar ocurriendo muy lento en este tren. Yo corriendo en este tren, no importa cuán rápido corra, por lo tanto, nunca pasaría la velocidad de la luz.

Pero para mí, el tren parece una longitud normal. El tiempo avanza normalmente. Puedo correr tan rápido como quiera sin romper la velocidad de la luz. Incluso una linterna que alumbro hacia adelante viajaría a la velocidad normal de la luz.

Y lo sorprendente es que la velocidad de la luz de la linterna mediría lo mismo. Ya sea que lo haya medido o yo La diferencia es que verías que tarda más en una distancia más corta que yo.

El pasajero atraviesa la cabina … que es lo que acabas de decir.

Los detalles dependen de cómo y por qué el pasajero está corriendo … podrían tropezar, por ejemplo. Un miembro de la tripulación podría gritarles por correr en la cabina. La seguridad del barco puede perseguirlo.

Un pasajero parado en el barco viaja a 0.9999999c con el mismo observador que ve el barco a 0.9999999c. Sin embargo, están haciendo 0c wrt el barco … y esta es la clave.

Correr a través de un barco rápido es exactamente lo mismo que correr a través de uno lento, en lo que respecta al corredor.

La diferencia de las velocidades realmente altas es que se muestra la diferencia entre la relatividad galileana y la de Einstein.

es decir, digamos que el barco está viajando a c-1m / s de distancia de un observador, y un pasajero en el barco trota a 2m / s a ​​través de la cubierta, en la dirección en que viaja el barco.

La relatividad galelea haría que el primer observador vea el viaje del pasajero a c + 1m / s, pero la relatividad de Einstein no. La realidad está de acuerdo con Einstein.

No.

En primer lugar, no puedes correr tan rápido. Incluso el 0.01% de la velocidad de la luz asciende a 108,000 km / h.

En segundo lugar, y lo que es más importante, para ti la velocidad del tren es cero, porque estás parado en su marco de referencia. Si miras hacia afuera por la ventana y ves a algunos extraterrestres zumbando a tu lado, entonces para esos extraterrestres, estás viajando al 99.99% c. Pero para ti, estás parado y ellos son los que viajan.

Puede asumir con seguridad que la respuesta a cualquier pregunta de la forma, ‘Si hago XYZ, ¿puedo viajar más rápido que la velocidad de la luz?’ no es.

En el uso común, por ejemplo, correr a 10 m / s ( V ) dentro de un tren que se mueve a 1000 m / s ( U ), se pueden agregar velocidades directamente para obtener 1010 m / s ( S ), que es una aproximación.

Pero a velocidades muy altas, comparables a la luz, tenemos que usar la fórmula correcta:
Aquí, cuando U y V son muy pequeños en comparación con C , obtenemos la aproximación previa.

Entonces, no importa qué sean U y V , S no puede ser más que C.

Referir:
Fórmula de adición de velocidad
http://en.wikipedia.org/wiki/Velocity-addition_formula

Porque en una mayor magnitud de velocidades, no puedes simplemente sumar las velocidades. Hay una formula precisa

[math] \ vec {v_1} + \ vec {v_2} = \ dfrac {v_1 + v_2} {1+ \ dfrac {v_1v_2} {c ^ 2}} [/ math] suponiendo que las velocidades están en las mismas direcciones.

Ponga todo tipo de valor y obtendrá su respuesta, por cierto, esta es la dialación del tiempo de resonancia.

En resumen, nada puede exceder la velocidad de la luz.

Nada fuera de lo común. Las leyes de la relatividad especial garantizan que en cualquier marco de referencia que se mueva con una velocidad constante inferior a la velocidad de la luz, las leyes de la física son las mismas. Entonces, dentro de la nave, no podrías saber qué tan rápido se está moviendo; La trayectoria del balón será una parábola, como siempre.

Las cosas se ponen interesantes si miras afuera. El cielo estrellado parecerá estar concentrado frente a ti, es decir, un punto pequeño y muy brillante rodeado de oscuridad. Cualquier persona u objeto afuera parecerá estar congelado, moviéndose muy, muy lentamente. La luz que viene de adelante se desplazará de azul a la luz ultravioleta hasta un punto en el que podría matarte, y la luz de atrás será solo rayos oscuros e infrarrojos bajos.

Recuerda una cosa:

Cualquiera que sea el marco de referencia que elija, sea cual sea la velocidad (por supuesto, velocidad comparable a la velocidad de la luz) que elija, simplemente no es igual o mayor que la velocidad de la luz, la velocidad relativa nunca será mayor que la velocidad de la luz.

La velocidad relativa siempre será más pequeña y comparable con la velocidad de la luz.

Nada, incluso un poco inusual.

Asumes algo imposible. Por lo tanto, eres un pedazo de pastel de hadas.

Las leyes de la física son claras: nada con masa puede alcanzar la velocidad de la luz con respecto a cualquier otra cosa con masa. Del tren viaja más lento que la velocidad de la luz, las matemáticas simples pero poco intuitivas le darán su velocidad en relación con algún observador cercano.

Tienes la inversa de la paradoja de Xenos. Independientemente de la velocidad que agregue a “casi la velocidad de la luz”, nunca podrá alcanzar la velocidad de la luz.

En realidad, no puede viajar a la velocidad de la luz, por lo que para esta pregunta, supongamos que su tren va 1 m / s más lento que la luz.

A esa velocidad, el tiempo se estiraría en un factor de aproximadamente 300,000,000.

Luego comienzas a caminar / correr a 2 m / s, lo que parece que debería llevarte más rápido que la luz. Pero debido al estiramiento del tiempo, solo te mueves unos 7 nanómetros por segundo más rápido que el tren. (2 m / 300,000,000 s)

Entonces nada sería diferente.

la relatividad dice que no agregarás a la velocidad de la luz su constante para todos los observadores.