¿Cómo explicarías la teoría de la relatividad a un niño de cinco años?

La explicación completa podría estar un poco más allá de ella: las matemáticas son bastante simples, pero sigue siendo el álgebra que incluye el teorema binomial. Dígale que hemos descubierto que si usted está hecho de MATERIA y no de “luz”, cada vez más empujar el motor no hace que el automóvil vaya más rápido, lo hace más pesado . Además, la luz dentro del automóvil se vuelve más lenta . De alguna manera, eso significa que las cosas suceden más lentamente. Finalmente, la teoría dice que si multiplica (es decir, 2 zapatos por 2 personas significa que tiene 4 zapatos en total) la velocidad de la luz por sí misma, y ​​multiplique eso por lo pesado que es algo (es decir, 1 kilogramo; 2.2 libras), le dirá bien cuánta luz brillante habría si pudieras quemar TODO ese algo. Eso significa que no quedaría absolutamente nada del objeto, solo la luz que producía. Eso es casi imposible, porque siempre habrá cosas sin quemar, cenizas y humo sobrante. Pero si pudieras pesar todas esas cosas juntas, más la cantidad de aire que tomó para alimentar el fuego, pesarían MENOS que lo que hicieron antes del incendio, pero solo una cantidad muy pequeña.

¡4 NO es demasiado joven! Einstein escribió y habló (en entrevistas) sobre la importancia de la intuición al pensar en la física, y las matemáticas siguieron después. También se describió a sí mismo pensando en física visual, cinética y musicalmente. Así que creo que 4 es una buena edad para introducir suavemente algunos conceptos básicos de física y geometría, IFF, el niño está interesado en los temas. Y el proceso debe ser impulsado por sus preguntas, no por lo que quiere “enseñarles”.

Pero comenzaría con un par de ideas geométricas básicas y luego introduciría algo de física:

– Dimensiones: ¿Qué es un objeto de dimensión cero? Un punto (como un punto dibujado en papel). ¿Qué es un objeto unidimensional? Una línea recta. ¿Un objeto bidimensional? Un avión (como un trozo de papel). ¿Un objeto tridimensional? Cualquier cosa a mano que pueda recoger, mirar, sentir, dar la vuelta, etc. Y el punto es que no tiene que detenerse con 3 dimensiones espaciales. Aunque es difícil visualizar espacios / objetos de dimensiones superiores, las matemáticas nos brindan “herramientas para pensar” muy poderosas (como las llama Rudy Rucker) sobre tales cosas, y para hacer declaraciones fuertes / precisas sobre ellas.

– El tiempo es solo una dimensión, y el concepto de espacio-tiempo: Einstein dijo que los objetos no están “en el espacio”, sino que están “espacialmente extendidos”, y eso también se aplica al tiempo. Un objeto (en nuestro espacio-tiempo familiar “3 + 1”) tiene las dimensiones de altura, ancho, profundidad y duración.

– Curvatura: algunas líneas / trayectorias son más curvas que otras, por ejemplo, cuando viaja en un automóvil y gira alrededor de una curva suave frente a una curva “apretada”, se siente muy diferente. Y la idea de que la noción matemática de curvatura puede aplicarse de manera significativa / útil a la noción física del espacio-tiempo, por lo tanto, “espacio-tiempo curvo”.

– Marcos de referencia inerciales: sabes cuando estás conduciendo un automóvil por una calle bordeada de árboles, y parece que los árboles pasan zumbando, a pesar de que sabes que eres tú (y el automóvil) los que se mueven, no el arboles Esto se debe a que usted (y el automóvil) frente a todo lo que está fuera del automóvil se encuentra en diferentes marcos de referencia inerciales.

– Movimiento uniforme: moverse en línea recta a una velocidad constante. Cualquier aceleración o desaceleración, o hacia la izquierda o la derecha (o hacia arriba o hacia abajo si estás en un submarino, avión o nave espacial), y ya no estás en el ámbito de la Relatividad Especial, sino que te has metido en el salvajes del general.

– el “Teorema fundamental de especial”: la luz (en el vacío) solo viaja a una velocidad (velocidad de la luz), no importa qué. Por ejemplo, el “experimento mental” acerca de sentarse en la parte delantera de una locomotora que corre por su camino justo debajo de la velocidad de la luz, y tiene una linterna, y la apunta hacia adelante y la enciende. ¿Qué tan rápido se mueve la luz de la linterna, en relación con un observador que NO está en el tren? La idea de Einstein fue que todavía viaja a la velocidad de la luz exactamente: la velocidad del tren no lo afecta en absoluto.

– el “Teorema fundamental de general”: la ATRACCIÓN gravitacional es la forma incorrecta de pensar sobre esto: los objetos no son TIRADOS por las fuerzas; son empujados ¿Por qué? En el caso de los objetos que caen debido a la gravedad, es la curvatura del espacio-tiempo lo que está empujando. Las cosas (incluida la luz) quieren viajar en las líneas más rectas / más cortas que pueden: es el espacio-tiempo curvo que están viajando “a través” (o más bien, extendiéndose) lo que obliga a sus caminos a curvarse (por ejemplo, el camino de la Tierra alrededor del Sol).

Por cierto, Einstein tocaba el violín y el piano, y veneraba la música de JS Bach. Una vez escribió que “si no hubiera sido físico, habría sido músico” (o palabras al respecto), y que les diría a sus estudiantes de matemáticas / física que el pensamiento musical era la “forma más elevada de pensamiento”. . Entonces, diría que la edad de 4 años también es un muy buen momento para ver si un niño está interesado en aprender a tocar instrumentos musicales. Para empezar, recomiendo piano / teclado (¡y cantar / bailar!). Y si quieren aprender a tocar un instrumento de cuerda (por ejemplo, violín, viola, cello, bajo), la edad de 4 años es definitivamente una buena edad para comenzar, ¡no esperen! – El Método Suzuki afirma que la edad óptima es 3.

Bueno, estoy bastante seguro de que no importa cuánto lo intentes, no podrás explicarlo por completo a 8 años (a menos que tenga un coeficiente intelectual de nivel genio, incluso entonces podría tomar un tiempo). La teoría de la relatividad implica conceptos de espacio, tiempo, energía, momento. Son temas complejos y, sin comprenderlos, no es posible comprender la relatividad.

Creo que un niño de 8 años estaría más interesado en la historia de la relatividad. Cuéntale sobre Einstein. Dile que era muy inteligente y que era disléxico. Ese einstein fue molestado en la escuela, sus maestros estaban perpetuamente impresionados con él y trabajó como empleado y leyó sobre física en su tiempo libre. Y cuando propuso su teoría, solo 4 científicos comprendieron las implicaciones de la teoría especial de la relatividad (comprensiblemente difícil para un niño de 8 años).

Podrías contarle sobre los efectos de la relatividad: dilatación del tiempo, contracción de la longitud, flexión de la luz, etc. Pero comprenderlo realmente requerirá al menos una comprensión de nivel básico de Física básica, que es más rara y más dura de lo que generalmente se cree que es.

Sería difícil imaginar que la pregunta “¿qué es la relatividad?” surgiría de un niño de 5 años, pero incluso si lo hiciera, el tema puede desglosarse en principios más generalizados. Es más probable que surjan preguntas sobre los aspectos del mundo físico que necesitarían una explicación basada en la relatividad, como “¿qué es la gravedad?” o “¿Qué es la luz?”

Se pueden realizar experimentos sencillos en el hogar para demostrar los principios involucrados en la mayoría de los temas de física sin introducir matemáticas complejas. Hay muchos recursos en línea que proporcionan instrucciones paso a paso.

Sería una tontería tratar de explicar la totalidad de la relatividad a cualquiera sin una devoción de varios años de estudio intenso, independientemente de la edad. Sin embargo, uno podría fácilmente abordar principios discretos que tienen el impacto más obvio en nuestras experiencias diarias a través de experimentos interactivos.

Esta es una pregunta divertida: será útil revisar algunos de los libros que han intentado explicar la física sin las matemáticas. El mejor libro que conozco en este vano es “Física conceptual”, de Paul G Hewitt, ahora en su 12ª edición. Probablemente pueda encontrar copias de ediciones anteriores en eBay o en los libros de Abe por unos pocos dólares, vale la pena tenerlas si desea canalizar el interés de un niño a una edad temprana. Paul explica la Relatividad Especial con algunos dibujos de dibujos animados que muestran cómo se pueden usar pulsos de luz igualmente espaciados para demostrar la dilatación del tiempo entre una nave espacial en movimiento y un marco de referencia (tierra) no en movimiento. Su hijo de seis años puede contar los pulsos y ver que las cosas no se suman como uno podría esperar porque los pulsos (según SR) siempre viajan a la velocidad de la luz con respecto tanto a la Tierra como a la nave espacial. El libro contiene muchas explicaciones simples de otras curiosidades científicas.

Espero que esto ayude

jen

Lo explica en términos de cosas y conceptos que su hijo ya conoce y comprende. Y, lo más importante, explica exactamente las partes y los conceptos que el niño le pide que explique.

No debe llevar a su hijo y explicarle la relatividad (ya sea especial o general) a menos que le pregunte específicamente al respecto. Cuando lo haga, probablemente te hará preguntas algo específicas, contéstalas directamente. Si está haciendo preguntas genéricas, solo responda genéricamente. Si solo pregunta “qué significa ‘relatividad'”, solo dígale que es un término que se refiere a las teorías de física desarrolladas por un científico llamado Albert Einstein. Espere hasta que pregunte explícitamente qué dicen las teorías antes de profundizar. Y solo ve tan lejos como va la pregunta.

No es importante que él entienda la relatividad. Es importante que intente dar respuestas a todas las preguntas que hace (y no a las preguntas que aún no ha hecho).

FYI: Así es como entendí la relatividad cuando tenía alrededor de 12 años, no soy un experto y si algo está mal, siéntase libre de editarlo o corregirme. Además, no creo que un niño de 5 años entienda esto. Debería ser al menos 10 años para entender esto.

En primer lugar, debe entenderse el concepto de velocidad de la luz.
Supongo que si el niño entiende la velocidad de un automóvil, debería poder entender la velocidad de la luz.

Ahora explíquele cómo la velocidad de la pelota lanzada en un autobús escolar variará de acuerdo con la forma en que calcula.
Como si asumiéramos que el autobús es estacionario, la velocidad de la pelota sería x. Si considera la dirección de la pelota lanzada y la dirección del autobús en movimiento, ¿cuál sería la velocidad?

Ejemplo si la velocidad de las bolas es xy la velocidad del bus es y.
Según la dirección del autobús que se mueve x + y o xy sería la velocidad de las bolas.

Hasta aquí se explica el concepto de relatividad.

Ahora las implicaciones. No es necesario explicarlo pero si está interesado puede explicarse.

Explica cómo viaja la luz de un lado a otro, cuando él tiene un espejo en la cara.

Ahora pídale que sostenga un espejo en un autobús en movimiento y lo inspeccione acerca de cómo variará la velocidad de la luz según su posición de asiento. Como en, si él se sienta de frente al autobús o de espaldas a la dirección de viaje del autobús.

Cómo variará la velocidad de la luz en consecuencia, como en el caso de la pelota.

Debería proponer los mismos x + y y xy.

Ahora pregúntale qué pasa si x = y ??
¿Podrás ver tu cara en el espejo?

Ahora, después de dejarlo a su imaginación y dejarlo explorar, encontraría su camino (a medida que crezca).
😉

De la misma manera que le explicas cualquier cosa a un niño de cuatro años: de una manera que los mantenga curiosos, haciendo preguntas e interesados. Una clave para eso es escuchar lo que tienen que decir, hacer preguntas y no proporcionar demasiadas respuestas.

Con respecto a la relatividad, dudo si hay algo que valga la pena explicar a un niño de cuatro años. A menos que hayan hecho una pregunta, no hay mucho en la vida cotidiana de un niño de cuatro años que requiera nociones relativistas: tal vez si realmente estuvieran presionando sobre cómo funciona el GPS, pero si son tan precoces, su explicación no será válida. arriba de todos modos!

Las explicaciones y respuestas son el premio bobo de educación en todos los niveles. Sacar algo del estudiante, exploración y descubrimiento, y pasión por un tema o área es de lo que debe tratarse la educación real.

El problema con un niño de 4 años no es explicarlo, sino hacer que su hijo se interese en aprenderlo.

Es incorrecto dar las respuestas a los muy jóvenes. No son las respuestas las que hacen a alguien un gran científico más tarde, es la búsqueda del conocimiento y la comprensión.

No tenía 4 años cuando me enteré de la relatividad, tenía 10. Pero me interesé mucho más al respecto porque vi una caricatura que apareció E = MC ^ 2, (Era una donde un bebé marciano estaba accidentalmente intercambié con un bebé humano, y el bebé marciano estaba descubriendo cómo construir naves espaciales) y había visto el programa de televisión “The Time Tunnel”, que me hizo querer entender el viaje en el tiempo.

Cuando tenía 10 años, estaba buscando las respuestas y leyendo cualquier libro que incluso se acercara a la idea, y cuando fui a la casa de mi primo que tenía un año de ciencias que tenía un capítulo sobre Relatividad y solo tenía que leerlo. . Mi prima vivía muy lejos y esos libros y acceso a internet eran difíciles de encontrar en ese momento, pero terminé molestando a mi bibliotecaria de la escuela primaria por libros sobre relatividad y de hecho me consiguió uno, que me encantó y devoré.

No alimente con cuchara la información a su hijo. Incluso si se pega, no será visto como algo relevante, será solo otro hecho que se le está presionando. Deja que la maravilla se acumule. Una vez que me enviaron los teasers, estaba bloqueando todo lo relacionado con la relatividad.

Como resultado, cuando estaba en quinto grado entendí completamente todo el concepto de transformación de Lorentz, la dilatación del tiempo, incluso el principio de equivalencia de ascensor / gravedad. Nadie me los enseñó, pero las cosas que sucedían a mi alrededor en ese momento me dieron ganas de descubrirlo por mí mismo.

Incluso recuerdo haber recogido un cómic de The Flash y el flash tuvo que viajar a la velocidad de la luz para escapar de alguna trampa. Y estaba este Astérix y la nota: “Velocidad de la luz, 186,282 millas por segundo”. Y debido a que estaba en sintonía, memoricé ese número para poder resolver cosas como “año luz” y distancias a través del espacio (esto era alrededor del tiempo en que tenía 8 años).

Por supuesto, no lo explique ni lo haga fácil de entender. Mantenlo difícil, pero dale a tu hijo la voluntad de saberlo, razones para saberlo.

Frases como: “Si pudiéramos ir a la velocidad de la luz y entender la relatividad, podríamos vivir para siempre”. “Si entendiéramos la relatividad y pudiéramos ir más rápido que la luz, podríamos viajar a través del tiempo”.

Fueron estos conceptos los que impulsaron mi deseo de aprender, y estas cosas se pueden aprender. No hay nada en ninguno de estos libros que esté más allá de un niño que quiera saber. Estaba devorando todo a mi propio ritmo, leyendo sobre el experimento de Michelson-Morley y cómo se usaban los espejos giratorios para medir inicialmente la velocidad de la luz.

No es la información que necesita darle a su hijo. Es el deseo de aprenderlo. Con el deseo vendrá la habilidad.

Iré uno más allá. Me ayudó mucho el hecho de que las fuentes no se atenuaron para el nivel de un niño. Fue mi deseo de aprender relatividad lo que me hizo estudiar cálculo en quinto grado (en los libros que pude encontrar, no había Academia Khan en ese entonces). Si alguien lo hubiera callado, lo habría calificado como otro concepto más en el que te hacen la prueba en la escuela, otra sesión de trabajo a domicilio forzada para mí.

No te enfoques en enseñarles cosas. Ese no es el secreto. Concéntrese en darles razones para querer saber cosas, y luego déjelos pasar por el trabajo de descubrirlo.

Iría a un armario de la cocina y compraría tres vasos: uno alto y delgado, uno normal y uno plano y rechoncho. Que el niño cierre los ojos y les diga que vamos a jugar un juego. Ojos cerrados, vierta 1 taza de leche en cada vaso. Luego pídales que abran los ojos y adivinen qué vaso tiene más leche. No importa qué respuesta den, juegue al abogado del diablo para obligarlos a explicar su respuesta y explorar otras posibilidades.

Luego use una taza de medir para demostrar que cada vaso tiene la misma cantidad de leche. Esa es la teoría de la relatividad: cuando medimos las cosas en el mundo, tenemos que elegir una medida para que todos obtengan la misma respuesta. Algunas personas pueden simplemente observar qué tan alto es el vidrio, y otras pueden ver cuánto espacio ocupa en la mesa, pero lo importante para medir es el volumen, que combina la altura y el ancho del vidrio.

Intentaría algo similar a lo que hace George Gamow en el libro ‘Sr. Tompkins en el país de las maravillas ‘. Se imagina un mundo donde la velocidad de la luz en el vacío es más pequeña y más concebible, haciendo que todos los efectos de la teoría de la relatividad sean intuitivos para el lector casual.
Hay archivos PDF del libro flotando en Internet, pero no sé la legalidad de ninguno de ellos. En cualquier caso, aquí hay un enlace al libro en Amazon: Mr Tompkins en Paperback (Canto Classics): George Gamow, Roger Penrose: 9781107604681: Amazon.com: Libros

No creo que un niño de cuatro años tenga la capacidad de desarrollar los modelos mentales necesarios para comprender la relatividad. La relatividad en sí misma se explica mejor a través de experimentos de pensamiento que son relativamente (honestamente sin juego de palabras) difíciles de comprender sin al menos una cantidad moderada de antecedentes.

Si tuviera que hacerlo, comenzaría con un prisma y discutiría la naturaleza de la luz, luego tal vez hablaría de cómo es similar al sonido, introducir la velocidad del sonido antes que la velocidad de la luz y comparar la diferencia entre los dos (introducir el vacío concepto y explicar la velocidad de la luz en el vacío es lo más rápido posible). También tendrá que hablar sobre la materia y la energía y su equivalencia que le da un gancho en GR.

Dirigiría con los tres nuevos efectos físicos que agregó Einstein: los relojes en movimiento funcionan más lentamente, los objetos en movimiento se encogen y los objetos se vuelven más difíciles y difíciles de acelerar a medida que se hacen más rápidos, por lo que no pueden pasar la velocidad de la luz. Mencionaría que debido a que las personas disminuyen la velocidad y se encogen de la misma manera que lo hacen los relojes y otros objetos, ir en un viaje muy rápido en un cohete sería como viajar en un automóvil; sería difícil notarlo mientras solo miraras a las cosas que se mueven contigo.

Dejaría de explicar por completo la invariabilidad de la velocidad de la luz; dudo que pueda explicarlo adecuadamente al adulto promedio, y ciertamente no podría hacer un trabajo decente sin un par de horas y una pizarra.

Si tuviera que sentarse frente a su programa de dibujos animados favorito, entonces la hora parece 10 minutos.

Pero si se sentó durante una hora tratando de hacer su tarea, parece que son 2 horas.

Esta es la relatividad del tiempo. ¡El paso del tiempo es relativo a las personas dependiendo de lo que estén haciendo! 😉

Explique que “es la física aplicada a altas velocidades donde el espacio y el tiempo no pueden tomarse como absolutos”.

Su próximo problema sería explicar qué son “física”, “espacio”, “tiempo”, “velocidad” y “absoluto”.

Simplemente daría el breve resumen de “el tiempo es solo otro tipo de dirección, como arriba o abajo, o izquierda o derecha”, o palabras en ese sentido. No sé si los cuatro años lo tendrían, pero un niño de siete años podría emocionarse

Lo siento, tengo que ver con la intuición y con involucrar a los niños pequeños, pero honestamente creo que la rekatividad es demasiado abstracta para explicar realmente a cualquiera en la escuela primaria. Lo mejor que puedes dar son pequeños catadores como este.

Otro enfoque podría ser ‘cómo sabes que este tren se está moviendo’ o ‘cómo sabes que realmente estás cayendo, y el suelo no está volando para atraparte’ y luego interrogarlo con ellos. El núcleo real de la relatividad y del enfoque de einsteins a la física teórica es desafiar estos supuestos y luego tomar las consecuencias lo más lejos posible.

O muéstrale series de TV –
Cosmos una odisea del espacio-tiempo
O
Puedes dejar que lea un libro de dibujos animados que es:
La clave secreta de George para el universo
Por Lucy y Stephen Hawking

Así que escucha bub,
Cuanto más gordo eres, más energía tienes.
Así que la próxima vez que ese chico de al lado te moleste por ser un donut, grítale en la cara que tienes más energía.

Nos sentaremos en un marco que corre con velocidad constante en dirección X y le explicaría que los árboles que están más cerca de nosotros se alejan de nosotros en dirección hacia atrás con gran velocidad en comparación con aquellos árboles que están lejos de nosotros.
Creo que un niño puede observarlo fácilmente.