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Imagine una pelota atada a un poste: cuando golpea la pelota, se mueve en línea recta hasta que la cuerda tira de ella hacia el poste, y estos efectos duales resultan en una rotación. Pero, ¿por qué la pelota sigue moviéndose incluso después de que dejas de aplicar la fuerza? Newton describió este fenómeno en su Primera Ley del Movimiento, pero no explicó por qué.
El principio de Mach establece que un sistema de aceleración siempre se puede redefinir para que sea un sistema inercial que experimente que el resto del universo acelera en relación con él. Esto también se aplica a la rotación:
- ¿A qué temperatura la velocidad del sonido en el aire es 1.5 veces la velocidad a 7 grados Celsius?
- ¿Por qué técnicamente no podemos medir la velocidad de la luz?
- ¿Todo viaja a la velocidad de la luz en el espacio-tiempo?
- Si la humanidad tuviera la capacidad de viajar más rápido que la luz, ¿cuánto tiempo llevaría colonizar la galaxia?
- ¿Qué significa el término "marcos de referencia no acelerados"?
Imagina que estás parado en un campo de noche mirando las estrellas con los brazos a los costados. Por un capricho, comienzas a girar, y ves a las estrellas distantes girando, y tus brazos se elevan hacia arriba y hacia afuera. ¿Por qué levantan los brazos cuando las estrellas giran? ¿Por qué caen cuando las estrellas dejan de girar? El Principio de Mach dice que esto no es una coincidencia: cuando giras puedes redefinirte a ti mismo como estacionario y al resto del universo girando, y es ese giro de las estrellas (y todo lo demás entre tú y las estrellas) lo que atrae tus brazos hacia fuera. Todo movimiento es relativo, incluso la aceleración.
Es lo mismo para todas las fuerzas centrífugas y todos los movimientos de la Primera Ley. La bola sigue moviéndose cuando la golpeas debido a un efecto de las estrellas distantes. Si las estrellas desaparecieran, las Leyes de Newton dejarían de funcionar.
Además, el experimento de Michelson-Morley arrojó grandes dudas sobre el concepto de espacio absoluto. Midieron el lapso de tiempo entre la activación de una fuente de luz y las observaciones de la luz en lugares separados en el espacio a medida que la Tierra se movía alrededor del Sol. El resultado era impensable en ese momento: cuando el detector se movió hacia la fuente de luz, el temporizador pareció funcionar más lentamente, exactamente lo suficiente para que el tiempo medido fuera el mismo que si la fuente de luz estuviera estacionaria en relación con el detector. Y cuando el detector se alejó de la fuente de luz, la distancia pareció contraerse, exactamente lo suficiente como para que el detector registrara la luz al mismo tiempo que si la fuente de luz estuviera estacionaria en relación con el observador. ¿Cómo “sabe” exactamente el temporizador cuánto debe reducir la velocidad para que la luz pueda llegar al detector al mismo tiempo que un detector estacionario? ¿Cómo sabía la longitud cuánto contratar?
Einstein evitó tener que hacer ambas preguntas postulando que el espacio no es más que la posición relativa de dos sistemas, que no hay espacio objetivo (ni tiempo) que se aplique a cada observador. Tanto el movimiento como la simultaneidad dependen de la elección de los marcos de referencia.
Entonces, vemos que todo el movimiento, incluida la aceleración, es relativo, no hay espacio objetivo, y no tiene sentido decir que un sistema está “realmente girando” en lugar de solo “aparentemente girando”. Depende completamente de la designación arbitraria de un marco de referencia.
