Fisica Relativista

Física relativista

Introducción:

Desde los inicios de los tiempos, el hombre ha buscado explicación a los fenómenos que se le presentan en la vida diaria.
Grandes científicos como Galileo, Newton o Einstein se encuentran dentro del a historia de la física como la conocemos hoy en día
La palabra física que viene del griego phisis que significa naturaleza se entiende hoy en día como laciencia que estudia los fenómenos materiales, además de las propiedades de la materia, la energía, el tiempo y el espacio
Los sistemas físicos tienen como características que se encuentran en una ubicación espacio tiempo y poderles asociar alguna magnitud física
La física como tal se divide en 2 ramas, la física clásica y la física moderna. La física clásica comprende la mecánica, termodinámica,óptica, y electromagnetismo, mientras que la física moderna abarca la relatividad, la mecánica cuántica, la gravitación etc.
Nosotros nos enfocaremos en la relatividad pero para entenderla tenemos que iniciar con la física clásica, es muy común dentro del estudio de la física moderna que iniciemos con los conceptos clásicos que a lo largo del tiempo se han demostrado que han sido erróneos ydespués avanzar a lo que la física moderna nos demuestra como conceptos que si son aplicables a la física en todos los marcos de referencia, no como la física clásica que solo se aplica en marcos de referencia a velocidades muy inferiores a la de la luz.

Relatividad Especial.
Galileo fue el primer científico en desarrollar una teoría de relatividad cerca del año 1638
“si un sistema se mueve avelocidad constante entonces los objetos en el parecieren moverse como lo harían en reposo”
Por ejemplo , imaginemos que vamos en un tren a velocidad constante, para una persona afuera del tren nosotros nos movemos a la misma velocidad que el tren, sin embargo nosotros dentro del tren sentiríamos que nos movemos de la misma forma que lo haríamos sentados en nuestra casa, en esta imagen se ilustrael efecto

Fig1 (toma de un tren en movimiento, dentro y fuera)
Galileo realizo la matemática de esto usando marcos de referencia encontrado así sus transformadas en las cuales toma el en cuenta tanto los ejes X, Y y Z así como el tiempo y la velocidad, en el primer marco de referencia este se encuentra en reposo y el segundo se encuentra en a velocidad constante
fig2 (sistemas inerciales dereferencia)
Así encontró que
y = y’, z = z’, t= t’ x= x’+ (v*t)
Sin embargo estas expresiones debían de aplicar para cualquier velocidad mientras esta fuese constante, pero gracias al experimento de Michaelson morley se sonde se observó que la luz viaja a una velocidad constante sin importar el marco de referencia por lo que las trasformadas de galileo no servían para explicar estos fenómenosa velocidades cercanas a la luz
Haciendo la matemática correspondiente, Lorentz con los resultados del experimento de Michaelson Morley , planteo unas nuevas transformadas

A velocidades altas, la naturaleza guarda el límite de la velocidad de la luz de diferentes maneras, una de ellas es haciendo más lento el tiempo para quien va a velocidades cercanas a la luz, otra de ellas es lalongitud que se vuelve más corta para quien viaja a velocidades cercanas a la luz.
Al acercarnos a velocidades cercanas a la luz también la misma velocidad dependiendo de un marco de referencia ya en movimiento será distinta. Imaginemos que vamos en una nave espacial al 99% de C, si la nave lanza un misil a 2% de c galileo diría que el misil viajara a 101% de C sin embargo como ya vimos la velocidadde la luz es una barrera que no se puede romper por lo tanto algo debe de suceder.
Esta ecuación explica cuál es la velocidad que se mediría desde fuera de esa nave estando en reposo.
Donde Vx2 velocidad del misil respecto al observador en reposo, Vx1 es la velocidad del misil respecto a la nave y v es la velocidad de la nave relativa al observador en reposo.

Como ya nos hemos dado...