Contracción espacial: acortamiento de la distancia para objetos que se mueven rápidamente

Espacio y tamaño

El espacio es solo otro nombre para el tamaño. Decir que algo tiene espacio es decir que tiene dimensiones que se pueden medir. Por ejemplo, la materia se define como cualquier cosa que tenga masa y ocupe espacio. No sé si el tamaño importa, pero ciertamente la materia tiene tamaño, es decir, espacio. Podemos pensar que el espacio tiene tres dimensiones: altura, ancho y profundidad. Podemos medir fácilmente cada dimensión con una regla.

Aquí tienes una pregunta que te dejará atónito. ¿El mismo objeto tendrá la misma medida de tamaño independientemente de su posición o la posición de la persona que realiza la medición? De hecho, ¿el tamaño de la regla será siempre el mismo independientemente de la perspectiva? Resulta que la respuesta a cada una de estas preguntas es no. Los científicos han demostrado que la longitud de un objeto disminuye cuando se mueve a altas velocidades. El acortamiento de la distancia a altas velocidades se conoce como contracción de espacio o longitud .

Contracción de longitud

Veamos un ejemplo imaginario de contracción de longitud. Imagina que estás en un espectáculo aéreo para ver el último avión viajar a una velocidad cercana a la de la luz. Que yo sepa, ningún avión puede acercarse actualmente a la velocidad de la luz, pero como dije, este es un ejemplo imaginario. Además, digamos que tiene la capacidad de medir la longitud del chorro a medida que pasa. Cuando el avión pasa por la primera vez, su velocidad es de 1000 kilómetros por hora. Digamos que en realidad se puede medir la longitud del chorro a medida que pasa. Cuando el avión viaja a 1000 km / h, mide su longitud como 10 metros.

En la siguiente pasada, el avión viaja a una velocidad cercana a la de la luz. ¿Medirías su longitud en 10 metros? Resulta que la longitud del chorro mediría menos de 10 metros. Los objetos disminuyen de tamaño en la misma dirección en que se mueven. En otras palabras, la longitud es relativa al estado de movimiento del objeto y del observador.

Es importante tener en cuenta que el piloto mediría que el avión mide 10 metros ya que viaja a la misma velocidad que el avión. Desde la perspectiva del piloto, nada cambia. Una vez más, la longitud es relativa al estado de movimiento del objeto y del observador. No notamos la contracción de la longitud en nuestra vida cotidiana, ya que nada de lo que vemos se acerca a la velocidad de la luz.

Contracción de longitud y velocidad de la luz

Es importante tener en cuenta que la velocidad de la luz es constante independientemente de su fuente y la posición del observador. La velocidad de la luz es siempre c , que es 299.792 km / seg. La velocidad de la luz no sigue las reglas de lo que llamamos relatividad clásica , lo que explica cómo las velocidades son diferentes según la posición relativa del observador. Esta aparente inconsistencia de la velocidad de la luz con la relatividad plantea la pregunta: “¿Cómo puede la luz tener una velocidad constante independientemente de la perspectiva del observador?”

Resulta que la contracción de la longitud nos ayudará a responder esta pregunta. Imagina que observas una nave espacial que viaja a una velocidad cercana a la de la luz. Digamos que esta nave dispara un láser de luz. ¿Qué tan rápido viaja el láser de luz? Es de esperar que la velocidad del láser sea superior a 299 792 km / seg cuando el láser se dispara desde una nave que ya se mueve rápidamente. Sin embargo, ese no sería el caso. Como la velocidad de la luz no es relativa a la fuente de la luz, mediría la velocidad del láser en 299.792 km / seg, la velocidad de la luz.

¿Qué es la velocidad?

Para comprender cómo la velocidad de la luz es constante, necesitamos examinar los componentes de la velocidad. La velocidad es simplemente la medida de la distancia recorrida en el tiempo. La fórmula para la velocidad es velocidad = distancia / tiempo . Por lo tanto, la velocidad es directamente proporcional a la distancia recorrida.

Albert Einstein

Reconsideremos el disparo láser de la nave espacial en rápido movimiento. Como la velocidad es directamente proporcional a la distancia y la distancia se acorta a altas velocidades, la velocidad de la luz permanece sin cambios. En otras palabras, la longitud es relativa a la velocidad, y cuanto mayor es la velocidad, más longitud se contrae. Resulta que tanto el tiempo como la distancia se acortan al aumentar la velocidad. La desaceleración del tiempo a altas velocidades se conoce como dilatación del tiempo . La dilatación del tiempo, además de la contracción de la longitud, explica por completo la velocidad constante de la luz.

Resumen de la lección

En resumen, el tamaño de un objeto disminuye en la misma dirección en que se mueve. La contracción espacial se refiere al acortamiento de la longitud a altas velocidades. La contracción del espacio es insignificante a velocidades diarias desde nuestra perspectiva. Sin embargo, a velocidades cercanas a la de la luz, la contracción del espacio se vuelve más pronunciada.

La contracción del espacio es relativa al estado de movimiento del observador. Un observador que se mueva junto con el objeto medido no notaría una disminución en la longitud. Solo un observador en un marco de referencia diferente, por ejemplo, estacionario, observaría la contracción del espacio. La dilatación del tiempo , o acortamiento del tiempo, también ocurre a altas velocidades. La combinación de dilatación del tiempo y contracción del espacio explica por completo la velocidad constante de la luz independientemente del estado de movimiento de la fuente de luz o del observador.

Los resultados del aprendizaje

Después de ver esta lección, debería poder:

• Definir materia y velocidad
• Describe la contracción del espacio o la longitud
• Explica cómo la velocidad de la luz permanece constante.