Velocidad es igual a espacio partido tiempo

¿es real la paradoja de los gemelos?

Las ondas gravitacionales son ondulaciones en el espacio-tiempo, y viajan por el espacio a la velocidad de… [+] la luz en todas las direcciones. Aunque las constantes del electromagnetismo nunca aparecen en las ecuaciones de la relatividad general de Einstein, la velocidad de la gravedad es sin duda igual a la de la luz. He aquí la razón.

Si el Sol dejara de emitir luz espontáneamente, no nos enteraríamos hasta pasados unos 8 minutos y 20 segundos. La luz que está llegando a la Tierra, en este mismo momento, fue emitida por la fotosfera del Sol un tiempo finito en el pasado, y sólo se está viendo ahora después de un viaje a través de los 150 millones de km (93 millones de millas) que separan al Sol de la Tierra. Si el Sol se oscureciera ahora mismo, no nos enteraríamos hasta que la luz dejara de llegar.

Pero, ¿qué pasa con la gravedad? Si el Sol dejara de existir espontáneamente (de alguna manera), ¿cuánto tiempo permanecería la Tierra en su órbita elíptica antes de salir volando en línea recta? Lo creas o no, la respuesta debe ser exactamente la misma cantidad de tiempo que la luz: 8 minutos y 20 segundos. La velocidad de la gravedad no sólo es igual a la velocidad de la luz en un grado increíblemente preciso desde el punto de vista de la observación, sino que estas dos constantes deben ser exactamente iguales desde el punto de vista teórico, o la relatividad general se desmoronaría. He aquí la ciencia que explica el porqué.

Velocidad de escape

El desplazamiento y la velocidad en dos o tres dimensiones son extensiones directas de las definiciones unidimensionales. Sin embargo, ahora son magnitudes vectoriales, por lo que los cálculos con ellas tienen que seguir las reglas del álgebra vectorial, no del álgebra escalar.

Para describir el movimiento en dos y tres dimensiones, primero debemos establecer un sistema de coordenadas y una convención para los ejes. Generalmente utilizamos las coordenadas x, y, z para localizar una partícula en el punto P(x, y, z) en tres dimensiones. Si la partícula está en movimiento, las variables x, y y z son funciones del tiempo (t):

El vector de posición desde el origen del sistema de coordenadas hasta el punto P es [latex] \overset{\to}{r}(t). [En notación vectorial unitaria, introducida en Sistemas de Coordenadas y Componentes de un Vector, [latex] \overset{to}{r}(t)[/latex] es

Velocidad orbital

Los cohetes varían en tamaño, desde los fuegos artificiales tan pequeños que utiliza la gente corriente hasta los inmensos Saturno V que en su día impulsaron enormes cargas útiles hacia la Luna. La propulsión de todos los cohetes, motores a reacción, globos que se desinflan e incluso calamares y pulpos se explica por el mismo principio físico: la tercera ley del movimiento de Newton. La materia se expulsa con fuerza de un sistema, produciendo una reacción igual y opuesta en lo que queda. Otro ejemplo común es el retroceso de una pistola. La pistola ejerce una fuerza sobre una bala para acelerarla y, en consecuencia, experimenta una fuerza igual y opuesta, provocando el retroceso o patada del arma.

Sujeta un globo y llénalo de aire. A continuación, suelta el globo. ¿En qué dirección sale el aire del globo y en qué dirección se propulsa el globo? Si llenas el globo de agua y luego lo sueltas, ¿cambia la dirección del globo? Explica tu respuesta.

Velocidad orbital de la tierra

Según el concepto newtoniano el tiempo es absoluto, pero luego vino Einstein “el tiempo no es absoluto sino relativo”. Einstein propuso la idea de que la gravedad era sólo una curvatura en el espacio-tiempo (una cosa de cuatro dimensiones) y no una fuerza. Las masas pesadas curvan el espaciotiempo más que las ligeras. Si no hay nada en el espacio o digamos espacio libre el tiempo se movería más rápido que en la región con gravedad porque la gravedad curva el espacio-tiempo.

Tanto la velocidad como la masa hacen que el tiempo sea más lento. Un observador en una nave que se mueve rápidamente o en un campo gravitatorio fuerte experimentará que el tiempo pasa normalmente. Un observador externo verá que el tiempo pasa más lentamente en la nave que se mueve rápidamente o en el campo gravitatorio.

Algo curioso le ocurre al tiempo cuando está en órbita alrededor de la Tierra o de cualquier otra cosa. La velocidad orbital hace que el tiempo sea más lento. La reducción de la gravedad por estar en órbita en lugar de en la superficie hace que el tiempo se acelere. Estos efectos se anulan a una altura de la mitad del radio del planeta.

Los relojes de los satélites GPS en órbita alta funcionan más rápido que en la superficie de la Tierra porque la reducción de la gravedad tiene un efecto mayor que la velocidad orbital. Estos satélites tienen que tener sus relojes ralentizados para que coincidan con la hora de la superficie.