Fundamentos y Consecuencias de la Teoría de la Relatividad Especial de Einstein

Postulados de la Teoría de la Relatividad Especial

• Primer postulado: La velocidad de la luz (c) es independiente del movimiento de la fuente o del observador.
• Segundo postulado: No es posible distinguir con experimentos físicos si un sistema está en reposo o con movimiento rectilíneo uniforme.

Consecuencias de los postulados de Einstein

1. Dilatación del tiempo

Una consecuencia de tener siempre el mismo valor la velocidad de la luz es que el paso del tiempo se produce a diferente ritmo para observadores que se mueven a diferente velocidad. El tiempo no es absoluto.

La duración de un suceso que ocurre en el mismo lugar en el que se encuentra el observador se llama tiempo propio (t_p). La duración de un suceso que ocurre en un móvil S.R.I. (Sistema de Referencia Inercial) medido por un observador exterior se denomina tiempo impropio (t).

Podemos expresar este resultado diciendo que el tiempo impropio es siempre mayor que el propio: Δt = γΔt_p, donde γ = 1/√(1 - v²/c²).

Si observamos el denominador, concluiremos que ningún objeto puede superar la velocidad de la luz, dado que al ser v > c obtendríamos un número negativo bajo la raíz.

2. Paradoja de los gemelos

Las medidas de tiempo para dos observaciones inerciales son simétricas. Cada observador mide un tiempo menor en el otro sistema que se mueve respecto a él.

3. Pérdida de simultaneidad

El concepto de simultaneidad es relativo. Dos sucesos que son simultáneos en un S.R. (Sistema de Referencia) no lo son en otro S.R.I.

4. Contracción de longitudes

Si la velocidad de la luz es siempre la misma, pero la luz tarda tiempos distintos en recorrer una distancia para distintos observadores, necesariamente la distancia que ven los observadores es diferente.

La longitud de un móvil que se desplaza a velocidad constante es menor (en la dirección del movimiento) para un observador exterior que para otro que viaje en dicho móvil (longitud propia): L = L_p/γ; donde γ = 1/√(1 - v²/c²).

5. Aumento de la masa con la velocidad

La constancia de la luz afecta incluso a la masa de los cuerpos. La masa de los objetos depende de la velocidad relativa que tengan respecto del observador: m = m₀ / √(1 - v²/c²), donde m₀ es la masa del objeto en reposo.

Los aumentos de masa son apreciables cuando v es próximo a c. A la velocidad de la luz, las masas se harían infinitas y la energía necesaria igual. (1)