Descripción de la tarea

Introducción

LA PERSISTENCIA DE LA MEMORIA
"La persistencia de la memoria" de Antonio Campoy en Flickr bajo CC
La teoría de la relatividad cambió la física y ha tenido una gran repercusión en la forma en que la humanidad entiende el mundo. En la fotografía de arriba puedes ver una obra de Salvador Dalí donde se observa la influencia de la relatividad del tiempo. En esta tarea vas a trabajar los principales aspectos y consecuencias de la teoría especial de la relatividad.

Desarrollo de la tarea

  1. El experimento de Michelson-Morley es uno de los más importantes de la historia de la ciencia. Describe brevemente en qué consistió y qué demostró.
  2. Imagina que nos movemos en una nave espacial a una velocidad de 50.000 km/s hacia una estrella. Desde el punto de vista de la física clásica, ¿cuál sería la velocidad con que observaríamos viajar hacia nosotros un destello de luz generado en una estrella a una velocidad de 300.000 km/s? ¿Y si nuestra nave espacial se estuviese alejando de la estrella?
  3. Según la teoría especial de la relatividad, ¿cuál sería la velocidad de la luz en las dos situaciones anteriores?
  4. ¿Qué consecuencia sobre el tiempo tiene la constancia de la velocidad de la luz? Escribe la expresión que relaciona el tiempo medido por dos observadores que se mueven uno respecto de otro con una velocidad v y explica cada uno de sus términos.
  5. Imagina ahora que un gemelo sale en un viaje por el espacio a una velocidad constante de 0,9 veces la velocidad de la luz (c=3·108m/s) mientras que otro se queda en la Tierra. Para el gemelo que viaja en la nave, cuando regresa, han transcurrido 10 años, ¿cuánto tiempo ha pasado para el gemelo que no viaja?
  6. La distancia que separa las ciudades de Sevilla y Barcelona es de aproximadamente 1000 km, que son recorridos por el AVE a una velocidad media de unos 200 km/h. Utilizando la corrección relativista, determina la distancia Sevilla-Barcelona que percibe un pasajero de dicho tren. Calcula la distancia que mediría un viajero que se moviese a la mitad de la velocidad de la luz. ¿Qué puedes concluir?
  7. Desde el punto de vista clásico, ¿varía la masa de un objeto cuando se mueve a una velocidad v respecto de un sistema de referencia? ¿Y en la física relativista? Explica la expresión matemática para calcular la masa relativista.
  8. Considera un protón cuya masa en reposo es de 1,67 · 10-27 kg. ¿Cuál sería su energía en reposo en MeV? Si su energía total es cuatro veces la del reposo, ¿cuál es el valor de su velocidad v? ¿Y su energía cinética?