Fisica 2: Semana 13 Jueves

F2Semana 13 jueves

6.7 Postulados de la relatividad especial y sus consecuencias.

6.8 Equivalencia entre la masa y la energía y sus consecuencias prácticas.

6.9 Evolución de la ciencia.

Preguntas	¿Qué dice la teoría de la relatividad especial?	¿Cuáles son los postulados de la relatividad especial?	¿Cuáles son los modelos matemáticos que representan los postulados?	¿En qué consiste la equivalencia entre la masa y la energía?	¿Cuáles son las consecuencias prácticas de la equivalencia masa-energía?	¿Cómo han evolucionado las ciencias físicas?
Equipo	5	6	3	2	4	1
Respuestas	Trata de la física del movimiento de los cuerpos en ausencia de fuerzas gravitatorias, en el que se hacían compatibles las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo con una reformulación de las leyes del movimiento.	1.- La observación de un fenómeno físico por más de un observador inercial debe resultar en un acuerdo entre los observadores sobre la naturaleza de la realidad. 2.- La luz siempre se propaga en el vacío con una velocidad constante (c) que es independiente del estado de movimiento del cuerpo emisor.	espacio tiempo ds² = dx² + dy² + dz² ds² = c²dt² – (dx²+dy²+dz²)	La equivalencia entre la masa y la energía dada por la expresión de la teoría de la relatividad de Einstein. indica que la masa conlleva una cierta cantidad de energía aunque la primera se encuentre en reposo, concepto ausente en mecánica clásica, esto es, que la energía en reposo de un cuerpo es el producto de su masa por su factor de conversión (velocidad de la luz al cuadrado), o que cierta cantidad de energía de un objeto en reposo por unidad de su propia masa es equivalente a la velocidad de la luz al cuadrado: En la última fórmula la masa adquiere valor unitario como predeterminado de toda fracción, pudiendo adquirir, tanto la energía como la masa, diversos valores a única condición de que el resultado fuera la velocidad de la luz al cuadrado para que la equivalencia fuera correcta, esto dota la fórmula de cierta libertad de aplicación ya que es independiente de cualquier sistema de unidades, no obstante, actualmente se le aplica el sistema SI (en la fórmula anterior donde la velocidad de la luz se expresa en m/s, la energía en J y la masa en kg), aunque Einstein utilizara el CGS. En un Sistema de Unidades Naturales, c adquiere el valor 1 y la fórmula sería: Donde se establece una igualdad entre Energía y Masa sin factor de conversión aparente. En teoría, el factor de conversión debe seguir aplicándose aunque su repercusión en el resultado sea 0.	La energía está dotada de una especie de inercia, y es el equivalente a la materia. La masa de un cuerpo en movimiento aumenta con la velocidad. En consecuencia, para un determinado sistema de referencia inercial, su valor depende del estado del sistema físico y sólo será constante si el sistema físico está aislado. Resulta evidente, además, que la magnitud Energía total es relativa al sistema de referencia.	La ciencia evoluciona en dos ritmos: uno sucesivo, gradual, por acumulación, y otro por rupturas, por revoluciones. Estas sobrevienen cuando la acumulación cuantitativa logra no ser contenida en los paradigmas construidos previamente; entonces hace necesario crear otro. La importancia es que cada revolución (del conocimiento, científica, tecnico-tecnológica), convulsionan sociedades y resuelven, en periodos breves, grandes problemas (de salud, de accesibilidad a recursos, por ejemplo).

Calcular la energía producida por la masa de uranio, en función de la ecuación de Albert Einstein: $E/m=c^2 \,\!$

(En la fórmula anterior donde la velocidad de la luz se expresa en m/s, la energía en J y la masa en kg),

Equipo	Masa en gramos de uranio	Energía Producida
1	0.001	90*10¹²J
2	0.002	600,000 J
3	0.003	900,000 J
4	0.004	3.6*10¹⁴J
5	0.005	4.5*10¹⁴J
6	0.006	5.4X10 ¹⁴J

Simulación del experimento de Michelson-Morley y otro simulador.

http://www.elortegui.org.es/ciencia/joomla/datos/2BACHFIS/05moderna.html

Medición de la velocidad de la luz, cambiando el ángulo de rotación en el disco del Experimento de Michelson –Morley.

Equipo	Angulo de rotación	Imagen en el simulador
1	0
2	30
3	60
4	90
5	120
6	150

Dilatación del Tiempo Simulador de dilatación relativística del tiempo.
Una nave espacial está volando a una distancia de 5 horas-luz desde la Tierra hasta el planeta Plutón, por ejemplo. La velocidad puede ser regulada con el botón superior.
La aplicación demuestra que el reloj de la nave va más lento que los dos relojes del sistema en el que la Tierra y Plutón están en reposo.