¿Cómo explica la relatividad de Einstein la fuerza gravitacional de Newton?

Hola Asker
Thx para A2A,

Advertencia: esta respuesta será larga. Por favor coopere para una comprensión completa.

🙂 Lo siento, eso fue estúpido.

Imagínese en un elevador yendo hacia arriba con una aceleración de 10 m / s ^ 2. Ahora, de acuerdo con su marco de referencia, usted está en un marco no inercial, por lo tanto, experimentará una Pseudo-Fuerza de 1G hacia abajo, que es exactamente lo mismo que pararse en la superficie de la tierra.

Ahora decidiste lanzar una pelota en ángulo sobre el piso del elevador. La pelota seguirá un camino parabólico y sería exactamente el mismo camino si arrojas la pelota mientras estás parado en la superficie de la Tierra.

Ahora, ¿qué pasa si decides encender una linterna paralela al piso del elevador? ¿Cuál sería el camino del rayo de luz? Dado que, en cada momento que está acelerando hacia arriba, el Rayo alcanzará los puntos más bajos que el nivel inicial desde el que comenzó. Ahora compare esta situación con el párrafo anterior. Por lo tanto, concluye que el camino de la Luz también se doblará, como en el elevador, si estuviera parado en la superficie de la tierra.
El acento. El responsable aquí es proporcionado por Gravity. Por lo tanto, en lenguaje simple,
La luz se dobla debido a la gravedad. Este es un principio básico de la teoría de la pequeña equivalencia en los vastos conceptos de relatividad de Einstein.

Ahora, estudiemos un poco sobre la gravedad newtoniana.

“La Fuerza que actúa entre dos cuerpos de masas M1 y M2, es directamente proporcional a su producto de las Masas e inversamente proporcional al cuadrado de distancia entre ellas”.
-Ley Universal de Gravitación.

Newton dio una idea simple de lo que percibió en sus experimentos de que la gravedad es una “fuerza” definida por cualquier objeto que posea masa. Si aplica este concepto simple al caso de Elevator, falla. La luz consiste en fotones sin masa que tienen una energía única definida por su frecuencia. La gravedad está afectando su camino y energía. Ahí es donde nació la teoría de Einstein.

“No consideraba la gravedad como una mera fuerza en el universo. Pensó que la aceleración causada por cualquier objeto de masa es más bien una ilusión de algo más complejo”.

Creó una nueva teoría revolucionaria para modificar el comportamiento de la gravedad. Según Sir Einstein, la existencia de un objeto en el espacio se curva y distorsiona el tejido ‘espacio-tiempo’ a su alrededor. Si cualquier otro objeto se acerca a la curvatura, sufrirá una aceleración con nuestro marco de referencia 3D.

Desarrolló el nuevo concepto de gravedad y sus propias ecuaciones, popularmente conocidas como las ecuaciones de campo de Einstein.

Utilizamos ecuaciones de campo para cosmología y muchos otros fenómenos cosmológicos emocionantes. Sin embargo, todavía utilizamos el concepto de gravedad de Newton para una gran cantidad de aplicaciones que involucran objetos macroscópicos como el lanzamiento de cohetes, satélites, órbitas planetarias, etc.

Espero que esto haya ayudado
🙂

La teoría de la relatividad de Einstein se basa en la teoría de la curvatura del espacio-tiempo , en la que las longitudes de las reglas, el volumen del espacio y la duración de los segundos pueden variar en el espacio y el tiempo. La dilatación de la gravedad y el tiempo son manifestaciones de la curvatura positiva del espacio-tiempo, en la cual las reglas y los volúmenes se expanden (y los relojes se desaceleran ligeramente) en las proximidades de la materia.

Si bien la relatividad general a menudo se describe utilizando ecuaciones tensoras complejas y multidimensionales que también explican el electromagnetismo y la dilatación del tiempo, es más sencillo centrarse en cómo la relatividad explica la gravedad de Newton. En cierto modo, la gravedad es justo lo contrario de lo que pensamos habitualmente: es fácil medir que la gravedad es un empuje hacia arriba por la superficie del planeta, no un tirón hacia abajo sobre otros objetos.

La figura y el documento vinculado muestran específicamente cómo la expansión del espacio en sí mismo explica la Ley del cuadrado inverso de Newton.

El espacio mismo se está expandiendo: se explica la relatividad general y la gravedad

Podemos considerar que un volumen que contiene una masa M se expande a la velocidad de aceleración de 4πGM, donde G es la constante de Newton; en este contexto, un factor de expansión de volumen simple en unidades de metros cúbicos por segundo por segundo, por kilogramo.

Esto re-expresa la idea de un campo de gravitación, y las leyes de Newton / Gauss, como una simple expansión espacial geométrica continua. En el proceso, reconocemos que la gravedad es lo que los físicos generalmente llaman una fuerza ficticia , ya que medimos la aceleración gravitacional hacia arriba en la superficie de la Tierra, pero no la aceleración hacia abajo en los objetos cercanos, ya que parecen caer con la misma aceleración.

Hola autor de la pregunta!
Básicamente, Einstein improvisó sobre la teoría de la gravitación de Newton, que la fuerza gravitacional es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos …
Einstein improvisó esto usando el concepto de espacio-tiempo … Dijo que la gravedad causa la curvatura del espacio-tiempo … Puedes entender esto visualizando una hoja tensada con red y colocando una bola pesada sobre ella … Esta es aproximadamente la misma forma en que la gravedad dobla el espacio-tiempo …
Ps: Einstein unificó el espacio-tiempo en su teoría de la relatividad, que resolvió muchos defectos que tenía la teoría newtoniana … Esto básicamente significa que el espacio y el tiempo están interconectados … Muchas referencias a esto están disponibles en la literatura popular, así como en Wikipedia.
Espero que haya ayudado!
¡Salud!

#ThinkingRedefined

La matemática se vuelve un poco compleja, pero cuando trabajas en los detalles, para campos gravitacionales débiles, la gravedad de Einstein agrega una pequeña corrección al campo gravitacional de Newton.

Para ser más precisos, el campo gravitacional newtoniano para una masa de punto de masa [matemática] M [/ matemática] a distancia [matemática] R [/ matemática], por ejemplo, viene dada por [matemática] GM / R [/ matemática] donde [matemáticas] G [/ matemáticas] es la constante de gravedad de Newton. Si divide por el cuadrado de la velocidad de la luz, obtiene [matemáticas] GM / c ^ 2R [/ matemáticas], que tiene la propiedad distintiva de que es “adimensional”; Es un número sin unidades de medida. En la superficie de la Tierra, esto se trata de [matemáticas] 7 \ veces 10 ^ {- 10} [/ matemáticas].

La corrección que aporta la gravedad de Einstein a este valor es proporcional a [matemática] (GM / c ^ 2R) ^ 2 [/ matemática], que es más de 9 órdenes de magnitud menor, aproximadamente [matemática] 5 \ veces 10 ^ {-19} [/ matemáticas]. (Hay algunas otras correcciones, pero son igualmente pequeñas).

En resumen, para campos débiles, la relatividad general de Einstein contribuye con una pequeña corrección en el noveno o décimo dígito decimal al calcular un campo gravitacional.

Esta pequeña corrección es relevante solo en mediciones o experimentos de alta precisión, como navegar por la constelación GPS. En la mayoría de las otras constantes, la buena gravedad newtoniana es suficiente.

Sin embargo, la gravedad de Einstein “triunfa” sobre la de Newton en otro aspecto. Newton mismo estaba preocupado por el hecho de que la gravedad es “acción a distancia”; que el Sol afecta a la Tierra distante, por ejemplo, a pesar de que no hay nada que conecte a los dos. Este no es el caso en la gravedad de Einstein, donde las distorsiones del espacio-tiempo en sí llevan la influencia gravitacional de un cuerpo a otro, a una velocidad finita (la velocidad de la luz).

Einstein no explicó qué hizo exactamente Newton, sino que propuso una teoría totalmente diferente a la de la teoría gravitacional de Newton.

Newton dijo que los objetos masivos como la tierra tienen una fuerza atractiva que atrae a los objetos y, por lo tanto, los objetos caen hacia la tierra. Pero Einstein dijo que la gravitación de la Tierra no se debe a esa fuerza atractiva invisible llamada fuerza gravitacional de la Tierra, sino a la curvatura espacio-tiempo creada por objetos masivos como la Tierra. La curvatura del espacio-tiempo es un concepto poco complicado de entender. Pero puedes imaginar que el espacio sea un medio de goma elástica estirada (¡no una región vacía como solemos pensar!) Que está curvada por una tierra masiva. Debido a esta curvatura del espacio, los objetos se mueven y aceleran hacia la tierra.

Una cosa interesante que contar es que esta explicación de la gravedad contradice la teoría de los newtons, aunque ambas dan buenas relaciones matemáticas para la gravedad.

Vea mi pequeño video ¿Por qué la fuerza gravitacional actúa hacia abajo? Aquí verá el hecho de que Newton nunca respondió “Por qué se caen los objetos”, sino que simplemente respondió “Cómo se caen los objetos”

Perfectamente. Si toma la relatividad general y asume bajas velocidades y baja gravedad, saldrá de las leyes de Newton. Leo C. Stein da un resumen en respuesta a esta pregunta (incluido un enlace a la derivación más detallada):

¿Cómo podemos derivar la ley de gravitación de Newton de la teoría de la relatividad de Einstein?

La gravedad newtoniana es una ley muy simple hecha de observaciones, y la relatividad general toma mucho de ella: básicamente para llegar a la famosa ecuación de Einstein, tomas la ecuación de Poisson para el potencial gravitacional de la gravedad de Newton, la expresas en matemática tensora de la relatividad general y la llenas las partes faltantes para que la ecuación funcione como la de Newton en lugares ordinarios (lejos de objetos muy masivos). Cerca de objetos masivos, las dos teorías comienzan a dar predicciones diferentes y los experimentos han demostrado que la teoría de Einstein funciona mucho mejor.

No muy bien. Newton admitió que NO sabía qué era realmente la gravedad. Solo podía calcular el tamaño de la fuerza a una distancia dada.
F = MA es una ecuación redundante que puede medir fácilmente A, por lo que debe asumir la fuerza.

Newton pudo calcular el movimiento de todos los planetas PERO la órbita del mercurio NO encajaba. Einstein tenía ecuaciones más complicadas que no entiendo, pero su predicción encajaba en la órbita. Además, Einstein predijo que la luz se doblaría al pasar el sol con Newton NO podría explicar.

quizás algún día tengamos una mejor comprensión de la gravedad. en este momento es muy poco entendido.

La gravedad newtoniana es el campo débil, límite de baja energía de la relatividad general.

Leer aquí

¿Es la gravedad una fuerza? por TR Livesey en Mensajes