UNIVERSIDAD DEL CAUCA

LA TEORIA DE LA RELATIVIDAD Y SUS APLICACIONES

PRESENTADO A FISICO Y MAESTRO EN CIENCIAS PARA INGENIERIA ELECTRICA: WAYNER RIVERA MARQUEZ

POR: NICOLS COSME FERNNDEZ

MATERIA: FISICA MODERNA

POPAYN-CAUCA

FECHA DE ENTREGA: 26 DE SEPTIEMBRE DE 2014

INDICE

1. Introduccin (Pg. 3)

2. Argumentacin (Pg. 5):

Sistemas Magneto Hidrodinmicos(MHD) (Pg. 5)

Lentes gravitaciones (Pg. 6)

Sistemas de Navegacin area (Pg. 7)

3. Conclusiones (Pg. 8)

4. Biografa Albert Einstein (Pg. 9)

5. Bibliografa (Pg. 10)

INTRODUCCION

Da a da nuestro mundo tecnolgico va en un visible progreso, el cual viene desde muchos aos atrs comenzando con los descubrimientos de fsicos, matemticos, qumicos, etc., que han sido muy importantes para la historia as como sus postulados y descubrimientos para el futuro. En este artculo queremos destacar a uno en especial y ms que todo dar a conocer todas las consecuencias que trajo su teora al mundo moderno, la Teora de la Relatividad, entones hablaremos sobre el Fsico alemn de origen judo Albert Einstein, el cual fue considerado el fsico ms reconocido del siglo xx.

Antes de introducirnos un poco al tema que ms nos interesa que es la aplicabilidad de sta teora actualmente , se pretender mostrar cosas bsicas acerca de la teora y todo el entorno de su desarrollo, donde surgirn preguntas como: Que es en si esta teora?Cules son los aspectos fundamentales de la teora de la relatividad? Y Qu signific esa teora para la historia de la fsica?, estas preguntas a diferencia del tema de la aplicabilidad sern siendo explicadas en la introduccin precisamente para dar una base y no solo explicar las aplicaciones sin antes dar una idea de la funcionalidad de esta Ley o mejor dicho teora de la relatividad; claro est sin profundizar ni extender demasiado este breve introduccin acerca de nuestro tema antes mencionado.

La Teora de la relatividad en si constituye una crtica radical de los conceptos clsicos de espacio y tiempo absolutos ya que a finales del siglo XIX la interpretacin de todos los fenmenos fsicos de la naturaleza macroscpica se resuma en las leyes de Newton (para fenmenos mecnicos) y las ecuaciones de Maxwell (para las electromagnticas y pticas). Einstein intent unificar todos los fenmenos en un nico esquema: la Teora de la Relatividad.

La Teora de la Relatividad trata los fenmenos estudiados desde sistemas de referencia inerciales. Se basa en dos postulados derivados del anlisis terico y confirmado por experimentos:

Primer postulado (postulado de covariancia de las leyes de la fsica): las leyes de la fsica deben tener el mismo valor en todos los sistemas inerciales.

Segundo postulado (postulado de la constancia de la velocidad de la luz): afirma que la luz se propaga en el vaco con una velocidad finita (c=298800 km/s aproximadamente), la velocidad de la luz, por tanto, es la misma en cualquier sistema inercial, en cualquier direccin y no depende de la velocidad de la Tierra en el espacio o de su velocidad en relacin con un ter indetectable (Comprobado en el experimento de Michelson y Morley).

La Teora de la Relatividad ha transformado las concepciones de espacio y tiempo, que pasan a ser considerados relativos respecto a un sistema de referencia inercial. Por otra parte, la masa y la energa son consideradas intercambiables, es decir, son equivalentes. Estas magnitudes se relacionan con la ecuacin de Einstein, E=mc2

Otros sucesos relacionados con la Teora de la Relatividad son: la simultaneidad temporal, la dilatacin del tiempo, la contraccin de las longitudes, el incremento de la masa con la velocidad, adems de la diferente manera de sumar velocidades relativistas. Todos estos efectos son significativos a velocidades relativistas (prximas a la velocidad de la luz).

Entonces teniendo esta pequea informacin nos volvemos a preguntar Cules son los aspectos ms importantes de la teora de la relatividad? Y Qu signific esa teora para la historia de la fsica? A diferencia de la mecnica newtoniana, donde el espacio y el tiempo son absolutos, Einstein, en su teora especial de la relatividad, consideraba tanto al tiempo como al espacio cambiante y relativo. Utilizaba experimentos imaginarios para explicar su teora: uno de ellos es el de los hermanos gemelos. En l, dos hermanos gemelos se separan, dado que uno de ellos va a realizar un vuelo por el espacio a velocidades cercanas a la de la luz, mientras que el otro hermano se queda esperando en la Tierra. Cuando se encuentran, al regreso del hermano viajero, el hermano que permaneci en la Tierra es ms viejo que el hermano que viaj, dado que el tiempo para ambos no avanz de la misma manera. He aqu la relatividad del tiempo y esa relatividad depende de la velocidad a la que se mueva cada hermano. Para el hermano que viaj a altas velocidades el tiempo se contrajo y por eso para l el paso del tiempo fue menor que para el hermano que se qued en la Tierra movindose a bajas velocidades.

Por su parte, al moverse a la velocidad de la luz, adems de contraerse el tiempo, las distancias tambin se contraen y las cosas se hacen ms pesadas. De esta forma relacion la masa de los cuerpos con la velocidad que tienen, y aqu apareci una de las ecuaciones ms famosas de la historia, que relaciona la energa con la masa de un cuerpo en reposo a travs del cuadrado de la velocidad de la luz E=mc.

Con respecto a que impacto tuvo, para la fsica esta teora revolucionaria fue uno de los hitos en la historia de la fsica, pues vino a refutar la mecnica de Newton que explicaba perfectamente todos los fenmenos de nuestra vida a bajas velocidades, y estaba, por lo tanto, tan asimilada por nosotros que haba pasado a ser una cuestin de sentido comn. No es simple asimilar que una persona envejece ms lentamente que otra por moverse a mayor velocidad! Algo que a simple vista y al solo imaginarlo no poda ser verdad, pero que definitivamente estaba en lo cierto.

Ya culminando la breve introduccin y al mismo tiempo explicacin de sta teora nos queda por dar a conocer las diversas aplicaciones que esta ley contrajo para el mundo actualmente y as mismo explicar y argumentar las ms relevantes de estas mismas; entre las cuales se destacan y se han elegido las siguientes:

Permite estudiar objetos compactos en nuestro universo, como enanas blancas o estrellas de neutrones. Adems se emplea en el estudio de los sistemas magnetos hidrodinmicos fundamentales para estudiar sistemas astrofsicos como sistemas dobles con acrecin, discos de acrecin alrededor de objetos compactos, etc.

Dentro del marco de la relatividad general se estudian las lentes gravitacionales que son hoy da un campo activo de la investigacin en astrofsica.

Sistemas de navegacin area:

1. GPS(Global Position System)

2. INS (Inercial)

3. RNAV (Area Navegation)

4. RNP(Required Navegation Performance)

ARGUMENTACION

Sistemas Magneto hidrodinmicos (MHD):

La magneto hidrodinmica (MHD) es la disciplina acadmica que estudia la dinmica de fluidos conductores de electricidad en presencia de campos elctricos y magnticos. Ejemplos de tales lquidos incluyen plasmas, los metales lquidos y el agua salada. El trmino magneto hidrodinmica deriva de magneto-, que significa campo magntico, hidro, que significa lquido, y dinmica, que significa movimiento. El concepto de magneto hidrodinmica fue utilizado inicialmente en 1942 por Hanns Alfvn, trabajo por el cual recibi el Premio Nobel de Fsica en 1970.

La idea de la magneto hidrodinmica es que los campos magnticos pueden inducir corrientes en un fluido conductor mvil, que crean fuerzas en el fluido, y que tambin cambia el campo magntico mismo.

Resulta entonces indispensable utilizar las herramientas tericas provistas por la fsica de fluidos tanto neutros como cargados para estudiar la enorme diversidad de flujos astrofsicos observados en el Universo. Cabe aclarar, sin embargo, que existen sistemas astrofsicos en los cuales resulta necesario incluir otros efectos no contemplados por la dinmica de fluidos (neutros o cargados). Por ejemplo, cuando se considera la interaccin entre fluido y radiacin hay que tener en cuenta los procesos asociados a la presin de radiacin y su influencia sobre el movimiento del fluido. Igualmente, existen sistemas en los cuales hay que considerar las correcciones que tanto la relatividad especial como la relatividad general incorporan a las ecuaciones bsicas. Por un lado, la relatividad especial resulta relevante en sistemas en los cuales las partculas se mueven a velocidades prximas a la velocidad de la luz (es decir, sistemas que presentan temperaturas muy elevadas). Por el otro, los efectos de la relatividad general no pueden despreciarse si el fluido se encuentra en un campo gravitatorio intenso (es decir, cuando la energa potencial gravitatoria es comparable a la energa en reposo).

Por lo que teniendo en cuenta las leyes de la relatividad se han hecho diversos estudios de cdigo numrico, para poder resolver las ecuaciones de MHD en relatividad especial y general basado en tcnicas de alta resolucin de captura de choques (HRSC). Lo que ha explotado en aplicaciones ms especficas como:

1. Chorros extra galcticos relativistas magnetizados de gran escala. El objetivo bsico es el estudio de la influencia del campo magntico en la morfologa y dinmica de estos objetos.

2. Chorros extra galcticos de pequea escala. Aqu, el inters radica en el estudio de la influencia del campo magntico en la estructura de los chorros y en la interpretacin de los mapas de polarizacin.

3. Acrecin sobre objetos compactos; donde por ejemplo se hacen simulaciones preliminares de discos de acrecin magnetizados alrededor de agujeros negros abriendo el camino a futuras aplicaciones en el contexto de la formacin de chorros, la estabilidad de los discos de acrecin magnetizados o la emisin de ondas gravitatorias

Lentes gravitacionales:

Vemos como la teora de Einstein haba sido capaz de predecir el comportamiento de la luz de las estrellas al pasar por las cercanas del Sol. Pero una consecuencia an ms espectacular de la teora de Einstein son las llamadas lentes gravitacionales. El asunto es el mismo (la luz se curva cerca de una masa) pero ahora tenemos una enorme masa (por ejemplo una galaxia como la nuestra, la Va Lctea, que tiene doscientos mil millones de veces la masa del Sol) que deforma enormemente el espacio-tiempo a su alrededor y desva enormemente la luz de otras galaxias lejanas. Igual que un vidrio curvado deforma la imagen cuando miramos a travs suyo (practicar con una botella, por ejemplo) una lente gravitacional deforma y amplifica la imagen de las galaxias lejanas produciendo imgenes dobles o mltiples, arcos, etc. Y si la galaxia-lente est situada exactamente enfrente de la galaxia de fondo, produce el llamado "anillo de Einstein". Sin embargo Einstein no pudo ver la comprobacin observacional de su teora porque el primer caso de lente gravitacional se descubri en 1979.

Una de las imgenes ms espectaculares de lente gravitacional se ha tomado en 1999 con el telescopio NOT, del Observatorio del Roque de los Muchachos (La Palma). Muestra a una galaxia espiral que parece tener en su parte central cinco condensaciones brillantes

Sistemas de navegacin area:

GPS (Global Position System):

Los GPS son unos satlites que giran alrededor de la Tierra y que proporcionan datos sobre la localizacin exacta de un punto (cosa) sobre la superficie de la Tierra. Son 24 satlites en total, que le dan la vuelta a la tierra cada 12 horas, a una altitud de 20000 km sobre la superficie de la tierra y a una velocidad de 3.87 km/s (14000 km/h).

Para el correcto funcionamiento del sistema, para que se pueda ubicar correctamente, a los autos, ahora que se piensa implementar en cada uno de ellos, es necesario sincronizar los relojes de los satlites con los relojes que tenemos en la tierra (para medir el tiempo que demora la seal en llegar a la tierra). Sin embargo, a pesar de utilizar, en ambos lados, relojes atmicos muy precisos; en los satlites, la relatividad adelanta los relojes, respecto a los que estn aqu.

La diferencia del tiempo entre los relojes ubicados en las distintas posiciones, es coincidente con la frmula propuesta por Einstein en la teora de la relatividad (a menor atraccin del campo gravitatorio, el tiempo transcurre ms deprisa). La relatividad del tiempo est comprobada.

CONCLUSIONES

Los dems sistemas de navegaciones areas son un principio similar, por eso se ha decidido solo exponer el tema de GPS, puesto que es ms general con respecto a que no solo es un sistema areo si no terrestre y es muy comn para nosotros actualmente.

Segn ya vimos al enunciar la teora especial de la relatividad, el tiempo y el espacio no pueden separarse. El verdadero escenario para los sucesos naturales es el espacio tiempo. Lo que se afirme para el espacio o lo que se diga para el tiempo es una expresin verdadera slo en un marco de referencia particular. Las cuestiones relativistas se expresan en el espacio tiempo. Vistos desde esta perspectiva, nuestros experimentos, pensados o reales, nos llevan a concluir que el campo gravitacional, al cambiar los intervalos de tiempo, altera la geometra del espacio tiempo.

En general esta teora fue un paso gigante y una llave a miles puertas que nos conduciran hoy en da en avances tecnolgicos y cientficos; que incluso partiendo ya de lo que existe quien sabe que ms cosas podamos descubrir ms adelante.

Biografa Albert Einstein

Albert Einstein naci el 14 de marzo de 1879 en la ciudad de Ulm, Alemania y muri en Princeton, Estados Unidos, el 18 de abril de 1955. Un ao despus de su nacimiento, su familia se mud a Mnich, donde recibi una estricta educacin. A los 12 aos, despus de que sus tos Jakob y Casar le inculcaran el gusto por las matemticas y la ciencia, Einstein decidi tomar un camino que lo llevara a resolver "el enigma del mundo entero", como l mismo lo denomin. Despus de una breve estancia en Miln, Einstein estudi fsica y matemticas en la Academia Politcnica Federal de Zrich, en Suiza.

En el ao 1905 pasar a ser conocido como el "ao mgico" de Einstein. En esa fecha se public una serie de teoras con las que su nombre alcanzara fama mundial. Estas teoras son las siguientes:

Explicacin del movimiento browniano: revolucion la mecnica estadstica. El movimiento, que toma su nombre del botnico escocs Thomas Brown, establece que las molculas de un gas o un lquido se encuentran en constante movimiento aleatorio. A menor tamao y viscosidad de las molculas, su movimiento se acelera. La teora tiene una traduccin en lenguaje estadstico, donde se puede analizar, por ejemplo, el comportamiento fluctuante de una bolsa de valores.

Efecto fotoelctrico: est basada en la hiptesis de que la luz est integrada por "cuantos" individuales, ms tarde denominados fotones. Hasta ese momento se pensaba que la luz solo estaba conformada por ondas.

Teora especial de la relatividad: estableci que la energa (E) de un cuerpo est relacionada con su masa (m) y con la velocidad de la luz. De ah la universalmente conocida ecuacin E=mc, que por ejemplo permiti avanzar en la creacin de reactores nucleares.

Ms adelante, Einstein public la teora general de la relatividad, que hoy ha hecho posible que se desarrolle tecnologa satelital, como los sistemas de localizacin y orientacin GPS (Global Position System). Esta se basa en el postulado de que la gravedad no es una fuerza sino un campo creado por la presencia de una masa en el continuo espacio-tiempo. Con esto, contradijo lo establecido por Isaac Newton, dos siglos atrs.

BIBLIOGRAFIA

http://www.alipso.com/monografias/teorelativi/

http://www.educ.ar/sitios/educar/recursos/ver?id=118460

file:///C:/Users/PC%202/Documents/MHD%20y%20la%20relatividad.pdf

http://digital.bl.fcen.uba.ar/Download/Tesis/Tesis_5294_Bejarano.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/Magnetohidrodin%C3%A1mica

http://www.baluart.net/articulo/el-gps-y-la-teoria-de-la-relatividad