¿La longitud de una barra se contrae realmente cuando se acerca a la velocidad de la luz, o solo parece?

Puede que le interese mi respuesta aquí, donde he hecho un trabajo mucho mejor, creo, que esta respuesta: la respuesta de Sarang Sharma a ¿Cómo ocurre la contracción de la longitud? ¿Hay alguna conversión de energía de masa de acuerdo con los marcos de referencia? ¿O los átomos del objeto se estiran o contraen?

Sí y no. Para el observador en “reposo” se contrae “en realidad”, ya que todos los experimentos que pueda hacer para medir la longitud de los objetos en movimiento producirán ese resultado. Para el observador que se mueve con las longitudes en cuestión, nada se ha contraído, y tampoco puede hacer ningún experimento que diga que sus longitudes se han contraído. El observador en reposo atribuye esto a las barras de medición del observador en movimiento que también se han contraído en la misma proporción, mientras que el observador en movimiento atribuye esto a la incapacidad del observador en reposo para marcar “simultáneamente” los dos extremos de las barras.

Incluso la realidad es relativa, por lo que las longitudes se contraen y no se contraen.

Antes de Einstein, Lorentz había dado una teoría electrónica de la materia según la cual las longitudes de movimiento realmente se contraen. Los resultados de la teoría fueron más o menos los mismos que la Relatividad Especial, pero el problema con la teoría fue que asumió un marco de descanso especial del éter, pero incluso según la teoría misma era indetectable.

Editar:

Lo pensé un poco más y se me ocurrió cómo explicar esto de una manera aún mejor.

Considere una varilla que se mueve a cierta velocidad v con respecto a un tipo ‘S’ en la dirección de su longitud. Entonces su longitud según nosotros será -:

[matemáticas] L_v = L_0 / \ gamma_v [/ matemáticas]

Donde [math] \ gamma_v [/ math] es el factor de Lorentz habitual a la velocidad v.

Pero según otro observador K que se mueve con respecto a la barra a la velocidad ‘u’, la longitud sería:

[matemáticas] L_u = L_0 / \ gamma_u [/ matemáticas]

Obviamente, la contracción de la longitud no puede ser “real” porque la barra debe tener una longitud única, en realidad no puede tener longitudes infinitamente diferentes (ya que puede haber infinitos valores diferentes para diferentes observadores que se mueven en ‘v’) al mismo tiempo hora.

¡Pero tanto para S como para K es muy real! ¿Como es eso?

Olvidemos las longitudes y la relatividad por completo por un tiempo. ¿Cuál es la energía cinética de la barra dado que tiene una masa m? ¿O cuál es el impulso?

De repente nos enfrentamos con el mismo problema. ¿Es su energía cinética [matemática] \ frac {1} {2} mv ^ 2 [/ matemática] o [matemática] \ frac {1} {2} mu ^ 2 [/ matemática]? Del mismo modo para el impulso.

No importa, siempre que S haga todos los cálculos de la energía y las fuerzas y el desplazamiento en su propio marco de referencia, [math] \ frac {1} {2} mv ^ 2 [/ math] es la correcta y “real” energía cinética, y [matemáticas] \ frac {1} {2} mu ^ 2 [/ matemáticas] es la energía correcta para K. Todas las observaciones y experimentos de S y K son correctos con sus valores respectivos y, por lo tanto, es la realidad objetiva para ellos.

Esto muestra que nunca hemos tenido un problema con una cantidad física que tenga dos valores diferentes para diferentes observadores, siempre hemos entendido que es algo real que la energía y el momento tienen valores diferentes en diferentes marcos. Pero de repente no nos sentimos cómodos cuando las longitudes y los tiempos muestran el mismo comportamiento. Esto se debe a que la energía y el impulso son cualidades más abstractas o inherentes de un cuerpo, no podemos verlos ni sentirlos cuantitativamente, siempre los calculamos, pero el tiempo y la duración son algo que vemos y sentimos e incluso medimos a diario, por lo que es un un poco más difícil de aceptar que también dependen de la velocidad desde la que los observe.

¿La longitud de una barra se contrae realmente cuando se acerca a la velocidad de la luz, o solo parece?

Sí y no, dependiendo de lo que quiere decir con “realmente contrato”.

si

Estás hablando de velocidades, por lo que debes tener un marco de referencia fijo en mente. En relación con este Marco de referencia, la longitud de la barra (y el tiempo que pasa en la barra) es un efecto físico real. Esto se ve más obviamente en la descomposición de las partículas de vida corta creadas por los rayos cósmicos cuando golpean la atmósfera de la Tierra: tales partículas viajan mucho más lejos de lo que podrían en el tiempo disponible debido a los efectos relativistas.

No

La varilla puede ser medida por muchos observadores inerciales diferentes. La velocidad de la barra puede ser diferente para diferentes observadores, por lo que la longitud de la barra también será diferente. ¿Cómo puede una barra tener múltiples longitudes diferentes? De la misma manera que tiene múltiples velocidades diferentes: ¡todo es relativo!

Como resultado, la longitud “real” de la barra, como la masa de la barra, normalmente se refiere a la longitud (o masa) de la barra en el marco de referencia en el que está en reposo. Las complicaciones surgen, por supuesto, si la barra se está acelerando, pero luego necesita un tratamiento adecuado en Relatividad general, donde la confusión intuitiva de la velocidad en Relatividad especial parecerá un juego de niños 🙂

Es real, la barra se contrae en la dirección de su velocidad relativa a un observador estacionario, como lo ve el observador estacionario.

Pero, tenga cuidado aquí: supongamos que el marco de referencia de la barra tiene sus propias coordenadas espacio-temporales, por ejemplo (x ‘, y’, z ‘, t’). Estas coordenadas se transforman en (x, y, z, t) como se ve por el observador estacionario donde la longitud medida de la barra (supongamos, por ejemplo, x) se contrae debido a la velocidad de la barra a lo largo del eje x.

¡Ahora observe que la transformación de la coordenada de tiempo entre los dos marcos de referencia se cambia a lo largo del eje x (porque la transformación de Lorentz depende de x ‘), por lo que el frente de la barra se ve algo más tarde ! (Observación: no confunda esto con el retraso debido al tiempo de vuelo de un fotón emitido por él.) Para repetir, el observador estacionario en un momento específico de su tiempo ve la parte delantera y trasera de la barra en diferentes momentos de su tiempo. Una consecuencia de esto es que el observador estacionario en alguna posición de la coordenada x ve el frente de la barra en algún momento anterior de la barra misma (en el marco de referencia de la barra), por lo que el frente de la barra no se ha propagado aún a su Posición newtoniana, no relativista, por lo que la vemos como una contracción. Dicho de otra manera, el tiempo observado por el observador estacionario se retrasa a lo largo del vector de velocidad de la varilla móvil. Todos los demás efectos de la relatividad especial pueden derivarse de esto.

Es posible que desee echar un vistazo a la paradoja de la escalera, las naves relativistas y la simultaneidad, la dilatación del tiempo y la contracción de la longitud para obtener más explicaciones gráficas.

Hay un efecto físico real en eso, si mantiene el marco de medición y varía la velocidad del objeto a través del marco, la longitud, es decir, la diferencia de posición entre los extremos en un tiempo de marco común, varía.

Sin embargo, la confusión se siembra por el hecho de que hay un efecto dependiente del marco en capas en la parte superior: los diferentes marcos tienen diferentes sincronizaciones, lo que significa que se implementan “en un tiempo de marco común” de manera diferente. Eso significa que si mantiene el objeto a la misma velocidad y lo mira desde diferentes cuadros, obtendrá la misma dependencia de la velocidad.

Sí, físicamente se acorta, o más bien, el espacio en el que existe la barra se comprime en relación con un observador similar.

Desde el punto de vista (marco de descanso) de la barra, permanece exactamente la misma longitud, pero el universo se contrae.

Este es un efecto real, físico, y no solo una ilusión.

La contracción es una consecuencia directa de que la velocidad de la luz es constante, independientemente del marco de referencia. Es, para decirlo simplemente, un resultado de cómo se “construye” el universo.

Es tan real como cualquier cosa.

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