El artículo discute sobre el concepto especial de la teoría de la relatividad que incluye la velocidad relativa y la velocidad de la luz.
La velocidad relativa y la velocidad de la luz representan el movimiento de los múltiples cuerpos que interactúan entre sí. La velocidad de uno de los cuerpos en movimiento con respecto al otro se calcula como su velocidad relativa. Por el contrario, el límite máximo para ambas velocidades relativas es la 'velocidad de la luz'.
La velocidad de cualquier objeto depende del marco. Eso significa que la velocidad de un objeto debe estimarse con respecto a un marco de otro objeto que interactúa, incluso si un objeto está en reposo o en movimiento.
Si ambos objetos A y B se mueven en la misma dirección, su velocidad relativa VAB es la suma de ambas velocidades (VA + VB).
Si ambos objetos A y B se mueven en dirección opuesta, su velocidad relativa VAB es la diferencia entre sus velocidades (VA – VB).
La velocidad relativa se caracteriza por el marco de referencia de otro objeto u observador, representado por coordenadas espaciales (x,y,z,t).
Pero debe haber el mayor valor en la velocidad de cada objeto, descubierta por el astrónomo danés Ole Roemer. Experimentó con la velocidad de ondas EM electromagnéticas viajando por la tierra. Calculó que las ondas de luz requerían 17 minutos para atravesar el diámetro de la órbita de nuestra tierra. Dividiendo el diámetro de la órbita por la diferencia de tiempo, la velocidad de la luz (c) se cuenta como 186,000 XNUMX millas por segundo.
James Maxwell propuso que la luz, una de las ondas electromagnéticas, viaja a 1,86,000 3.8 millas por segundo o 10 x XNUMX8 milisegundo. Einstein cultivó la teoría especial de la relatividad al plantear la hipótesis de que el valor de la velocidad de la luz es constante e independiente del movimiento de su fuente.
Según la teoría de la relatividad de Einstein, existe un límite de velocidad para cada materia, energía o señal que transporta la información a través del espacio. Eso significa que la velocidad relativa entre dos cuerpos que interactúan tiene un límite de velocidad igual a la velocidad de la luz.
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¿Puede la velocidad relativa superar la velocidad de la luz?
La velocidad relativa de cualquier objeto no puede exceder el valor de la velocidad de la luz.
Toda la radiación EM contiene partículas sin masa. Por lo tanto, demandan menos energía para alcanzar la velocidad de la luz. Comparativamente, las partículas con masa distinta de cero demandan una energía extremadamente grande. Por lo tanto, la onda EM viaja a la velocidad de la luz, a pesar del marco de referencia; pero no puede excederlo.
Anteriormente, los físicos asumieron que no había límite para la velocidad de un objeto. Pero Einstein descubrió el valor de la velocidad de la luz (c) en el vacío como el límite de velocidad para todos los objetos en la tierra. Esa significa que ningún objeto puede viajar más rápido que el valor de 3 x 108 m/s. La velocidad relativa del objeto particular con una masa distinta de cero se calcula en el marco de referencia del otro objeto. Pero ningún observador será testigo de un observador en otro marco de referencia que se acerque o exceda el valor de c.
Supongamos que un hombre viaja en el tren y otro hombre está parado afuera del tren. El hombre dentro del tren atrapó al hombre afuera, pasando a 30 km/h, mientras que el hombre afuera vislumbró al hombre dentro del tren, pasando a 250 km/h. La pregunta sobre '¿Cuál es la velocidad real del tren?' no tiene una sola respuesta.
La velocidad del tren en relación con el hombre parado fuera del tren se determina sumando velocidades como 30 + 250 = 280 km/h. En comparación, la velocidad del tren en relación con el hombre dentro del tren es de 30 km/h. Además, la velocidad del mismo tren relativa a la galaxia es de 2,20,000 XNUMX m/s.
Presentemos las ondas EM en un ejemplo como el tren que viaja de noche y el hombre fuera del tren iluminando con un destello de luz con una antorcha al hombre dentro del tren. Comprendemos que la velocidad del tren en relación con el hombre que está afuera es de 280 km/h. Al mismo tiempo, la luz tiene una velocidad de 3 x 108 milisegundo. Entonces, la velocidad de la luz relativa al tren es 3 x 108 Sra.
Si queremos calcular la velocidad de la luz relativa al hombre dentro del tren, diríamos 280 + 3 x 108 = 3,00,000,280 m/s. Pero no es válido. La velocidad de la luz relativa al hombre dentro del tren sigue siendo 3 x 108 según la teoría de la relatividad de Einstein. Debido a que todas las velocidades son relativas, la velocidad de la luz es un valor constante absoluto o universal independiente del medio y el marco de referencia en el que viajó..
Por lo tanto, no importa qué tan rápido se mueva el observador en relación con la fuente de luz, la velocidad de la luz es la misma cuando cualquier observador la ve. Entendimos que la velocidad relativa se adquiere sumando las velocidades, pero no puede exceder el valor de c.
¿Por qué las velocidades relativas no pueden exceder la velocidad de la luz?
La velocidades relativas no puede superar la velocidad de la luz debido a la gran necesidad de energía.
Los objetos que interactúan deben mantener grandes masas para moverse a mayor velocidad. Cuanto más grande es un objeto, más rápido viaja. Sin embargo, los objetos exigen una cantidad infinita de energía para exceder sus velocidades relativas a la velocidad de la luz, lo que prácticamente no sucede con los objetos de masa distinta de cero.
Einstein desarrolló la equivalencia masa-energía que predice la cantidad de energía necesaria para mover un objeto que tiene una masa distinta de cero. E = mc2. La fórmula nos revela que las cantidades de energía y masa son interconvertibles. Eso significa que la masa se puede transformar en energía y viceversa. La equivalencia masa-energía define la relación de intercambio entre energía y masa.
Las ondas EM se descargan como una gran cantidad de energía en el proceso de conversión de energía. Las ondas de luz solo comprenden protones que tienen masa cero en reposo. En la fórmula de equivalencia masa-energía, la pequeña masa de ondas de luz se convierte en la mayor energía posible para viajar a la mayor velocidad posible.
Las velocidades relativas pueden exceder la velocidad de la luz solo si;
- La distancia entre ellos es cero.
- El tiempo requerido para viajar es infinito.
- Ningún tipo de fuerza de contacto o sin contacto está actuando sobre ambos, por lo que su aceleración es cero.
- Y sus masas son infinitas.
Entonces, el objeto que tiene masas infinitas no es práctico en la vida real. por eso no objetos o sus velocidades relativas no puede exceder el valor de la velocidad de la luz.
¿Puede algo ir más rápido que la velocidad de la luz?
Un objeto con masa cero puede ir más rápido e incluso alcanzar el valor de la velocidad de la luz pero nunca superarlo.
La Gran Colisionador de Hadrones (LHC) es el acelerador de partículas que alcanzó el 99.99% de la velocidad de la luz en relación con otro grupo de protones. Pero para ir más rápido que el valor c, la energía necesaria es mayor que la energía consumida por toda la ciudad.
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