¿Por qué las leyes de la física muestran que un objeto masivo que viaja a la velocidad de la luz tiene energía cinética infinita?

A2A.

La energía ‘E’ de un objeto que se mueve cerca de la velocidad de la luz se calcula como:

[matemáticas] E_ {objeto en movimiento} = \ frac {mc ^ 2} {\ sqrt {1-v ^ 2 / c ^ 2}} – E_0 [/ matemáticas]

donde ‘m’ es la masa del objeto (medida en reposo), ‘v’ es la velocidad del objeto (medida por un observador), ‘c’ es la velocidad de la luz (medida por cualquier persona, en cualquier lugar) y ‘ Eo ‘es una constante igual a la energía del objeto en reposo (típicamente cero).

Cuando la velocidad del objeto, v, alcanza la velocidad de la luz, usamos esta ecuación para calcular:

[matemáticas] E_ {objeto-a-velocidad-de-luz} = \ frac {mc ^ 2} {\ sqrt {1-c ^ 2 / c ^ 2}} = \ frac {mc ^ 2} {\ sqrt { 1-1}} = \ frac {mc ^ 2} {0} [/ math]

¡En este caso, estamos dividiendo por cero! Esto es malo. Ahora, solo dos cosas son posibles.

Caso 1. Nuestro objeto es masivo . Esta es la jerga de la física para “Tiene masa. Puede ser una mota de polvo o una galaxia llena de elefantes, pero definitivamente tiene masa”. En este caso, el objeto tiene energía infinita.

[matemática] E_ {objeto-masivo-a-velocidad-de-luz} = \ frac {mc ^ 2} {0} = Infinito [/ matemática]

Ahora, esto es un problema. El universo no tiene energía infinita. Entonces, lo que realmente estamos diciendo es que los objetos que tienen masa no pueden moverse a la velocidad de la luz . Simplemente no hay suficiente energía en el universo para que se muevan tan rápido.

Caso 2. Nuestro objeto no es masivo . Nos equivocamos y medimos la velocidad de un poco de espacio vacío. O tal vez estamos viendo un fotón , una partícula de luz sin masa. En este caso, [matemáticas] m = 0 [\ matemáticas], lo que nos salva de la energía infinita.

[matemática] E_ {objeto sin masa a la velocidad de la luz} = \ frac {0} {0} = Indefinido [/ matemática]

Esto dice dos cosas. Primero, tenemos que calcular la energía de la luz de manera diferente. Ese término Eo regresará, y resultará que la energía de la luz es una función no de su velocidad sino de su frecuencia y amplitud, lo que requiere que analicemos la dualidad onda-partícula y la mecánica cuántica. Buscalo en Google. En segundo lugar, la luz puede moverse a la velocidad de la luz (¡sí!) Porque no tiene masa.

Finalmente, aquí hay una pregunta extra. ¿Qué sucede si las partículas de luz sin masa son más lentas que la velocidad de la luz, a una velocidad pequeña v?

[math] E_ {massless-object-at-speed-v} = \ frac {0} {\ sqrt {1-v ^ 2 / c ^ 2} = 0 [/ math]

La luz que se mueve más lentamente que la velocidad de la luz no tiene energía. No tiene energía para el calor o el brillo o cualquier otra cosa, y es completamente indetectable. Toda la luz que vemos tiene que moverse a la velocidad de la luz, de acuerdo con la relatividad, porque si se vuelve más lenta, no podemos detectarla.

Esta es una pregunta muy simple, espero que te lo tomes en serio, de todos modos tienes derecho a tener la respuesta. La masa de la partícula masiva cuando su velocidad cercana a la velocidad de la luz viene dada por M = m / (1- V ^ 2 / C ^ 2) ^ 1/2, donde m es su masa en reposo, V es la velocidad de la partícula y C es la velocidad de la luz.
Ahora investiguemos esta ecuación, si V = C, es decir, la velocidad es igual a la velocidad de la luz, la ecuación se convierte en M = m / [1-1] ^ 1/2 = m / 0 = infinito. Esto simplemente indica que la masa del La partícula en movimiento con la velocidad de la luz se convierte en infinito,
pero KE = 1/2 MC ^ 2 = INFINITO. Esta es la forma más simple de llegar a la respuesta requerida. Este es uno de los resultados de la teoría especial de la relatividad que fue una revolución en las leyes de la física de 1905. Antes de 1905, la física newtoniana considera que la luz de la luz es infinita, el tiempo es absoluto , la posición es absoluta, el movimiento es absoluto y la simultaneidad es un hecho físico,
pero Einstein descubrió la teoría especial de la relatividad que proponía que la velocidad de la luz es finita con un valor constante independientemente del marco inicial, se midió en aproximadamente 3X10 ^ 8 m / seg. La forma de las leyes físicas es la misma en cualquier marco de referencia, tiempo, posición, movimiento y simultaneidad son relativos.
Además, ninguna partícula masiva puede viajar con velocidad de la luz, de lo contrario, debe estar provista de KE infinito, y eso es imposible.

Usando la ecuación de Einstein
Donde m = masa a velocidad v, m no = masa en reposo del cuerpo, y C = velocidad de la luz,
vemos que la masa del cuerpo en v = C es infinita. Por lo tanto, posee energía cinética infinita.

No se trata realmente de leyes de la física. ¡Se trata de la extrapolación más allá de los límites de aplicabilidad de las consecuencias de algunas teorías!
Que la velocidad de la luz es una constante es un axioma de una teoría llamada relatividad.

Este axioma junto con otras piezas de teoría implica que la energía de un objeto que tiene una masa distinta de cero cuando se ve en su masa en reposo aumenta con la velocidad en relación con el observador.

La fórmula, que ya ha sido dada por otros, tiene una singularidad a una velocidad igual a la velocidad de la luz. Sin embargo, la teoría nos dice que los objetos masivos no pueden ir tan rápido, por lo que las fórmulas no se aplican a uno que va a la velocidad de la luz.

Entonces no hay problema.

Tengo una teoría que dice que las hadas no existen, pero si lo hicieran, todas serían rosadas.

¿Significa esto que mi teoría predice la existencia de hadas rosadas? ¡Espero que no!

Una tierra de hadas 🙂

La energía cinética relativista se considera cuando consideramos que un cuerpo viaja con una velocidad comparable a la velocidad de la luz y la energía cinética newtoniana se considera cuando consideramos un cuerpo que viaja con una velocidad muy muy muy pequeña en comparación con la velocidad de la luz.

Aquí, estás haciendo un cuerpo para viajar con la velocidad de la luz. Por lo tanto, nos centraremos en la energía cinética relativista.

KE (Relativista) = Energía total relativista – Energía en reposo

La energía total relativista depende completamente de la masa relativista que se vuelve infinita cuando un cuerpo viaja con la velocidad de la luz (no es posible), considerando que la masa en reposo del cuerpo no es cero.

Por lo tanto, esto conduce a una energía cinética relativista infinita.

Leíste las otras respuestas. Como muestran, las matemáticas indican que si una masa se acelera a la velocidad de la luz, su masa se vuelve infinita. No puedo usar las matemáticas, así que me gusta probar. No soy médico ni matemático, solo lector.

Entonces puedo darle una respuesta hipotética de mí, que se basa en lo que entiendo de las lecturas. Pero este es un artículo largo. Así que lo subo como una publicación en ¿Por qué la velocidad de la luz es un límite?

(El resultado de mi respuesta; la vibración de la dimensión aumenta a medida que se agrega energía).

El modelo de física que ha demostrado ser exacto para esto, la Relatividad Especial, predice correctamente que el impulso de los objetos masivos aumenta en proporción a y veces v donde y es mi pobre intento de escribir \ gamma, que equivale a 1 / sqrt (1-b ^ 2) yb es igual a v / c.
Puede ser útil recordar cómo aumenta el impulso y la distancia parece disminuir si piensa en la velocidad efectiva como yv. Esto es casi igual a v a bajas velocidades, pero se acerca al infinito cuando v se acerca a c.
En efecto, c actúa como velocidad infinita. Por supuesto, esta es una velocidad inalcanzable para objetos masivos.

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