¿Qué le sucede a un volante giratorio en un campo gravitacional (fuerte), teniendo en cuenta la dilatación del tiempo gravitacional?

Con respecto al giro del volante, depende del marco de referencia.

Digamos que estaba parado sobre una estrella de neutrones (gravedad fuerte) con mi volante en la mano. Si gire el volante hacia arriba, simplemente lo vería girar a la frecuencia con la que lo gire. Esto se debe a que la rueda y yo experimentamos la misma gravedad y, por lo tanto, al mismo tiempo.

Sin embargo, si estuviera flotando en el espacio (gravedad débil) observando el volante en la superficie de la estrella de neutrones, vería el volante girar más lentamente de lo que lo haría si lo estuviera sosteniendo. Por el contrario, si la situación cambiara donde estaba en la estrella y el volante flotaba en el espacio, la rueda giraría mucho más rápido que si estuviera en la mano.

En realidad, el volante no conoce la diferencia entre la gravedad fuerte y la gravedad débil. Va a girar de la misma manera que siempre lo haría. Sin embargo, lo que importa es cómo lo observo. Esta es la base de la relatividad general. Se trata del marco de referencia.

Jacob Teepen me ganó una buena parte de la respuesta, pero hay más.

Digamos que la rueda gira verticalmente. En un campo gravitacional fuerte podríamos anticipar que las fuerzas de marea operarían en el material del volante. Las tensiones resultantes calentarían el material, convirtiendo su energía cinética en calor, hasta que el volante se detenga constantemente con una cara hacia el cuerpo gravitacional.

Si el volante fuera la masa de una estrella de neutrones y estuviera en órbita alrededor de otra estrella de neutrones, la energía se irradiaría como ondas de gravedad, y sus espines y órbitas decaerían hasta que colisionen.

La pregunta es un poco vaga. Necesita saber dónde está el volante giratorio en un campo gravitacional y su movimiento exacto. En resumen, el efecto relativista que se puede medir en el marco de referencia de un volante en órbita alrededor de una fuente gravitacional (o en la superficie de una fuente gravitacional) es un término de precesión adicional. Para más información, ver:

  • Thomas precesión – Wikipedia
  • La precesión de Lense – Thirring – Wikipedia
  • Efecto geodésico – Wikipedia

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