ANIMACIONES MODELLUS DE FÍSICA - 11 (CONCEPTOS DE RELATIVIDAD)

 
     
 

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  Límite superior de velocidad

Comparación entre la predicción acerca de la gráfica velocidad-tiempo de un cuerpo sometido a una fuerza constante según la física clásica y en relatividad.

 

 
     
     
 

  Experimento para determinar la velocidad absoluta de un laboratorio

Simulación de la predicción del experimento negativo de Michelson y Morley, destinado a medir la velocidad de un laboratorio en el supuesto espacio absoluto, por comparación con el tiempo que tardaría la luz en recorrer dicho laboratorio al recorrerlo en diferentes sentidos. Se puede modificar la velocidad del laboratorio y ver cómo afecta a la diferencia entre los tiempos previstos para el recorrido del pulso luminoso.

 

 
     
     
 

  Diagramas espacio-tiempo

Representación en un diagrama posición-tiempo de varios movimientos: el de una palmera en reposo, el de un vehículo en una carretera y el de una partícula oscilante. Se puede modificar la velocidad del vehículo y la amplitud y el periodo de la oscilación de la partícula.

 

 
     
     
 

  Cuadrivector espacio-tiempo

Representación en un diagrama posición-tiempo del cuadrivector espacio tiempo correspondiente al movimiento de una partícula, según el punto de vista de dos SRI, uno exterior y otro ligado a la partícula. Se puede modificar la velocidad de la partícula y ver como afecta a la inclinación del cuadrivector y su longitud en el SRI exterior.

 

 
     
     
 

  Representación de una historia y su "cono de luz"

Permite mover a voluntad a nuestro pequeño Einstein viajero y representa en un diagrama espacio-tiempo su movimiento y el de los extremos de un haz luminoso emitido desde el origen de la historia del viajero. La historia del viajero queda dentro del "cono de luz" que delimita la historia del haz luminoso.

 

 
     
     
 

  Pasado, presente y futuro en la Física Clásica

Representación en un diagrama espacio-tiempo de las las zonas de pasado, presente y futuro de un suceso, según la Física Clásica.

 

 
     
     
 

  Pasado, presente y futuro en Relatividad

Representación en un diagrama espacio-tiempo de las las zonas de pasado, presente y futuro de un suceso, posibles en Relatividad.

 

 
     
     
 

  Pasado, presente y futuro de dos sucesos simultáneos

Dos sucesos simultáneos comparten zonas del diagrama espacio-tiempo de futuro y de pasado, tienen zonas correspondientes a un futuro y un pasado de cada uno de ellos (no compartido con el otro) y zonas de presente u otro lugar común a ambos.

 

 
     
     
 

  Relatividad de la simultaneidad I

Reproducción de la primera parte del experimento mental de Einstein. En el SRI ligado al tren las dos puertas sobre las que imparta un haz de luz emitido desde el centro del vagón del tren se abren simultáneamente. La animación permite modificar la velocidad del tren y comprobar que, mientras sea una velocidad constante, esto no influye en la simultaneidad de ambos sucesos.

 

 
     
     
 

  Relatividad de la simultaneidad II

Reproducción de la segunda parte del experimento mental de Einstein. En el SR exterior al tren, las dos no se abren simultáneamente. La animación permite modificar la velocidad del tren y comprobar cómo influye sobre el intervalo de tiempo transcurrido entre que se abre una y otra puerta.

 

 
     
     
 

  Diagrama múltiple de Minkowski

Permite aplicar diferentes velocidades relativas a dos sistemas de referencia inerciales (SRI) y dibuja en un diagrama abstracto múltiples los ejes tiempo-posición de ambos SRI.

 

 
     
     
 

  Causalidad I

Representación en un diagrama múltiple de dos sucesos ligados causalmente, como un nacimiento, N y la consecuente fecundación, F. La animación permite modificar la velocidad relativa entre los dos SRI, comprobando que para todos los casos N es anterior a F. Es decir, la relatividad de la simultaneidad no implica alteración del orden temporal entre dos sucesos ligados causalmente.

 

 
     
     
 

  Causalidad II

Ampliación de la animación anterior. Incita al usuario a desplazar en el diagrama el nacimiento, N, para conseguir que en algún SRI sea anterior a la fecundación, F. Para que ocurra esto se requiere F y N no pertenezcan al mismo cono de luz, es decir, sólo es posible que el nacimiento sea anterior a la fecundación si dicho nacimiento no es consecuencia de aquella fecundación.

 

 
     
     
 

  Viaje newtoniano

Representación en un diagrama espacio-tiempo de un viaje, de acuerdo con las leyes de la Física Clásica. Según esta teoría la velocidad del viajero puede tomar cualquier valor arbitrariamente grande y la duración del viaje es idéntica en cualesquiera SRI.

 

 
     
     
 

  Dilatación del tiempo I

Representación en un diagrama espacio-tiempo de un viaje, de acuerdo con la Relatividad. Permite aplicar una velocidad arbitraria a un viajero (respecto de un SRI) y dibuja el desplazamiento en el espacio-tiempo del viaje según el punto de vista del viajero y del SRI. Constata que la duración del viaje impropia (punto de vista del SRI en "reposo") es mayor que la correspondiente duración propia (punto de vista del SRI ligado al viajero).

 

 
     
     
 

  Dilatación del tiempo II

Resolución del siguiente problema: Una nave viaja desde la Tierra hacia un planeta lejano, de otro sistema estelar. ¿Cuanto dura el viaje en el SRI de la Tierra (supuesta en reposo) y en el SR de los viajeros?.

 

 
     
     
 

  Paradoja de los gemelos

Resolución de la aparente paradoja de los gemelos, representando sus vidas en un diagrama espacio-tiempo de Minkowski. De puede aplicar una velocidad arbitraria al gemelo viajero (el que acelera respecto de un SRI, ligado al gemelo no viajero) y dibuja los vectores desplazamiento en el espacio-tiempo del viaje (ida más vuelta). Constata que la diferencia de tiempo de la duración del viaje entre ambos gemelos.

 

 
     
     
 

  Gemelos realmente idénticos

Comprobación de que si los dos viajeros realizan viajes realmente idénticos (ambos aceleran de igual modo respecto de un cierto SRI), no existe diferencia entre la duración de sus viajes.

 

 
     
     
 

  Cuadrivector impulso-energía

Representación en un diagrama múltiple impulso-energía del cuadrivector dinámico correspondiente al movimiento uniforme de una partícula, según el punto de vista de distintos SRI.

 

 
     
     
 

  Masa de un sistema formado por dos partículas en reposo relativo

La masa de un sistema formado por dos partículas en reposo relativo es igual a la suma de las masas de cada una de ellas. Como muestra la animación, esto es así, porque el módulo del cuadrivector impulso-energía del sistema es igual a la suma de los módulos de los cuadrivectores impulso-energía de cada una.

 

 
     
     
 

  Masa de un sistema de dos partículas en movimiento relativo

La masa de un sistema formado por dos partículas en movimiento relativo es mayor que la suma de las masas de cada una de ellas, tanto mayor cuanto mayor sea su velocidad relativa. La animación representa el impulso-energía de un sistema de dos partículas y el de cada una de ellas para comprobarlo.

 

 
     
     
 

  Relación entre masa y energía interna

La animación permite modificar la temperatura de un objeto, mostrando cómo se modifica su energía interna, es decir, la agitación interna de las partículas y la masa gravitatoria del cuerpo.

 

 
     
     
 

  Laboratorio en un campo gravitatorio uniforme

Visualiza el hecho de que todos los cuerpos caen con la misma aceleración en un SR ligado a un campo gravitatorio uniforme. Nuestro pequeño Einstein suelta dos pelotas en dicho laboratorio.

 

 
     
     
 

  Principio de equivalencia I

Visualiza la equivalencia entre un SR en reposo en un campo gravitatorio uniforme de gravedad g y un SR acelerado con aceleración igual a -g. Nuestro Einstein suelta dos pelotas en ambos y obtiene el mismo resultado experimental.

 

 
     
     
 

  Principio de equivalencia II

Visualiza la equivalencia entre un SR que cae con aceleración g en un campo gravitatorio uniforme de gravedad g y un SRI en ausencia de campo gravitatorio. Nuestro Einstein suelta dos pelotas en ambos y obtiene el mismo resultado experimental.

 

 
     
     
 

  Curvatura de la luz

Aplica el principio de equivalencia para comprobar que la luz se curva en el espacio-tiempo afectado por la presencia de un campo gravitatorio.

 

 
     
 

 

Departamento de Física y Química del IES "Leonardo Da Vinci"