¿Los objetos que aceleran ganan masa?

¿Es cierto que un objeto acelerado gana masa?

Es posible que haya escuchado esto de alguien que ha visto demasiados videos de YouTube tratando de explicar toda la física en menos de dos minutos. Empecemos con lo básico. ¿Qué entendemos por “aceleración” y “masa”?

dimensiones es la cantidad de cosas que hay en un objeto. aceleración es cada vez que un objeto cambia su velocidad, eso incluye acelerar y desacelerar. ¿Cómo se relaciona esto con un cambio en la masa?

El límite de velocidad cósmico

Como tantas cosas en física, la respuesta se puede encontrar en el trabajo de Albert Einstein sobre la relatividad.

Einstein nos proporcionó dos teorías de la relatividad: especial relatividad y general relatividad. Y, tal vez un poco en contra de la intuición, la teoría más complicada es la relatividad general. La relatividad especial es especial Porque analiza casos especiales, que involucran cantidades masivas de energía, velocidades ultrarrápidas y distancias enormes, todos ellos sin gravedad.


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La relatividad especial nos habla de la relación entre velocidad y masa, espacio y tiempo. Tal vez puedas ver a dónde vamos con esto. Einstein se vio obligado a pensar en estas cosas debido al límite de velocidad cósmica establecido por la velocidad de la luz: ¡casi 300 000 kilómetros por segundo!

Es comúnmente conocido que nada puede ir más rápido que la velocidad de la luz. ¿Pero por qué? Sin cámaras de velocidad en el espacio, ¿qué está vigilando esta ley de la naturaleza? ¿Y qué sucede cuando tratamos de superar esta velocidad?

Necesitamos comenzar con la teoría de la relatividad misma.

Relativamente hablando, es especial

Digamos que estás sentado en un tren, mirando hacia adelante. El tren viaja a 60 kilómetros por hora. Estás sosteniendo una pelota de tenis. Ahora digamos que lanzas la pelota de tenis a 20 kilómetros por hora en la misma dirección en la que va el tren.

Ignorando la resistencia del aire, que reduciría la velocidad de la pelota, desde su perspectiva, la pelota viaja a 20 kilómetros por hora. Pero desde la perspectiva de alguien parado en una estación de tren mientras pasa el tren, la pelota de tenis viaja a la velocidad combinada del tren. otro tu tiro 80 kilómetros por hora.

Ahora imagina que el tren se mueve a la mitad de la velocidad de la luz. En lugar de lanzar una pelota de tenis en la dirección en la que se dirige el tren, haces brillar un láser. Hagamos que nuestro amigo en la plataforma del tren dirija un láser en la misma dirección exactamente al mismo tiempo.

Del ejemplo de la pelota de tenis, puede deducir que la luz que brilla en el tren viaja a la velocidad combinada del tren. otro la velocidad de la luz, o una vez y media la velocidad de la luz. Por lo tanto, un tercer observador a miles de kilómetros por la vía vería llegar primero la luz del tren… pensarías. Pero esto no puede suceder, según Einstein.

Einstein teorizó que la velocidad de la luz es constante, por lo que la luz del tren llegaría al tercer observador al mismo tiempo que la luz del andén. Lo que cambia aquí no es la velocidad de la luz, sino el tiempo y el espacio mismo. Einstein sugirió que tenemos que pensar de manera diferente sobre el significado de palabras como “simultáneo”.

El espacio y el tiempo se comportan de manera diferente para diferentes observadores según su estado de movimiento, o su “marco de referencia inercial”, como lo llamó Einstein.

Entonces, Einstein sugirió que a medida que los objetos se acercan a la velocidad de la luz, el tiempo se dilata (se vuelve más lento) y el espacio se contrae (se vuelve más corto) según un observador externo. El tren que viaja a la mitad de la velocidad de la luz parece más corto para un observador externo, y ha pasado más tiempo para aquellos que no están en el tren, que se vería como una versión aplastada y borrosa de lo que era antes. Solo entonces puedes explicar por qué la luz que brilla desde el tren y el andén son vistos por el tercer observador al mismo tiempo.

Fueron experimentos mentales como estos los que llevaron a Einstein a su teoría. Einstein notó que existe una relación entre la relatividad y la energía.

Entra en la vaca luminosa del espacio

Imagina una vaca luminosa en el espacio completamente inmóvil. Según la mecánica newtoniana, la vaca no tiene energía cinética, energía derivada del movimiento. Pero la luz que proviene de la vaca lleva energía, por lo que la vaca luminosa está perdiendo energía.

Ahora, si tuvieras que pasar zumbando a la vaca radiante en una nave espacial, desde tu marco de referencia, la vaca pasa muuuuéndote. por lo tanto posee una energía cinética mientras sigue perdiendo energía en forma de luz.

Piensa en una ambulancia que pasa junto a ti con la sirena encendida. A medida que la ambulancia se aleja, el tono de la sirena cambia porque las ondas de sonido tienen que viajar más lejos.

La luz actúa de la misma manera. A medida que pasas junto a la vaca espacial luminosa, las ondas de luz de la vaca cambian de color y la energía emitida por la vaca según tú en tu marco de referencia es diferente.

Pero la energía total deber ser el mismo en ambos casos: ya sea que esté haciendo zoom o no. No le has hecho nada a la vaca espacial que brilla intensamente.

Un poco de álgebra simple llevó a Einstein a la ecuación más famosa del mundo: E = mc2. Einstein descubrió que la energía (E) y la masa (m) son equivalentes a una constante: la velocidad de la luz al cuadrado.

Una forma de pensar en la masa es cuán difícil es mover un objeto. Un objeto más masivo, o más pesado, es más difícil de mover que uno más liviano. El objeto más pesado tiene más inercia.

poner esos hechos en E=mc2dado que la velocidad de la luz es constante, cuanto mayor es la energía, mayor es la masa.

Terquedad, masa e inercia

Esta inercia ganada solo se vuelve significativa a velocidades muy altas. La ganancia aumenta a medida que el objeto se acerca a la velocidad de la luz. A la velocidad de la luz, necesitarías una cantidad infinita de energía para superar la creciente inercia del objeto.

Todo esto se basa en la suposición de Einstein: que la velocidad de la luz es constante. Sin embargo, de acuerdo con las ecuaciones de Einstein, las partículas de luz (fotones) no tienen masa, lo que significa que no tienen inercia que superar. Es por eso que pueden viajar a la velocidad de la luz. También abre la posibilidad de que cuando viaja cerca de la velocidad de la luz, el hecho de que el tiempo se dilate, se haga más lento para usted, significa que pudo viaje hacia el futuro. Siempre y cuando puedas entrar en el estadio de béisbol de 300.000 kilómetros por segundo.

Si bien no notará un aumento de masa cuando salga a correr o incluso en un tren o avión, la física detrás de la pregunta es tan hermosa como desconcertante. El universo es un lugar muy extraño de hecho.



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