Si una bala se dispara perpendicularmente desde una nave espacial que viaja a 0.999c, ¿qué tan rápido puede ir en la dirección en que se disparó?

Sospecho que la pregunta que realmente estás tratando de hacerte es si la suma de los dos vectores de velocidad puede dar como resultado una velocidad que es mayor que la velocidad de la luz. La respuesta es un tanto paradójica y depende completamente de la comprensión de los marcos de referencia inerciales.

Desde el marco de referencia del arma disparando la bala, la bala se mueve a la velocidad de la boca que dictan las propiedades del arma y la bala.

Desde el marco de referencia de la bala, el arma se aleja a la misma velocidad del cañón.

Desde el punto de vista de un tercero distante, la nave espacial, el arma y la bala viajan tan cerca de la velocidad de la luz que no tienen ninguna consecuencia para un observador ordinario, pero ninguno de los objetos superaría la velocidad de la luz.

Para entender un poco mejor, considere dos objetos que se mueven en direcciones opuestas, cada uno a .999c. Matemáticamente hablando, la velocidad relativa entre los dos objetos debería ser casi el doble de la velocidad de la luz.

Sin embargo, lo que ese simple cálculo descuida es el concepto de dilatación del tiempo. Es decir, el paso del tiempo en un marco de referencia parece estar a una velocidad diferente que en un marco de referencia diferente. Si está parado y viajo a la velocidad de la luz, nuestra percepción del paso del tiempo será única y diferente según nuestro marco de referencia. Si pudieras verme mientras me muevo a la velocidad de la luz o cerca de ella, pensarías que me estoy moviendo a cámara lenta; por otro lado, si pudiera verte al mismo tiempo, te vería corriendo a toda velocidad. El efecto de la dilatación del tiempo se ha medido experimentalmente poniendo relojes en aviones y satélites que se mueven rápidamente, y teniendo relojes sincronizados idénticos en el suelo. Después de volar a altas velocidades (aunque, por supuesto, ni mucho menos cerca de las velocidades relativistas), existe una notable discrepancia entre el tiempo en los dos relojes: el reloj que voló en el avión o el satélite a velocidades muy altas parece haberse ralentizado, por lo que el tiempo que muestra es una pequeña cantidad de tiempo detrás del reloj terrestre.

Suponiendo que no haya fricción, entonces hay dos vectores de fuerza en la bala. El primero es paralelo al movimiento de la nave espacial. El segundo es la fuerza aplicada por la carga que disparó la bala. Entonces, la velocidad de desplazamiento en la dirección perpendicular depende completamente de cuánta fuerza se le aplica. El movimiento de la nave espacial no tendrá efecto en ese vector de fuerza.

Si la nave espacial estuviera parada, ¿qué tan rápido iría la bala en la dirección en que fue disparada? La velocidad de la nave espacial es irrelevante si es perpendicular a la dirección de la bala. Desde el punto de vista de un observador que ve que la nave espacial se mueve con el vector de velocidad [matemática] (v_x, 0, 0) [/ matemática], la bala tendrá el vector de velocidad [matemática] (v_x, v_y, 0) [/ matemática ], donde [math] v_y [/ math] es la velocidad de la bala en el marco de referencia de la nave espacial.

Desde un punto de vista relativo, la bala viajaría exactamente a la velocidad que imparte el cañón, la velocidad del buque de disparo sería irrelevante, como lo sería irónicamente la dirección. El proyectil seguirá viajando lejos del punto de origen exactamente a la misma velocidad en relación con el barco.

No golpearía nada excepto por accidente, a menos que el objetivo también estuviera viajando en la dirección y a la velocidad del barco que dispara, pero esa es una pregunta completamente diferente.

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