En la relatividad especial, lo único que importa es la velocidad relativa. Un cohete y el universo pueden estar en movimiento lineal relativo. En el cohete el universo está en movimiento. El universo obtuvo este movimiento cuando cayó libremente en el campo de gravedad presente para el observador en el cohete. Para el observador, los objetos del universo tienen todos energía cinética obtenida. Si uno de estos objetos golpea un objeto en reposo en el marco del cohete, el objeto recibirá energía cinética e impulso. En el marco del universo, el objeto le dará a un objeto en el universo energía e impulso.
¿Se puede decir lo mismo del movimiento de rotación? ¿Este movimiento también es relativo? Para un observador en un objeto giratorio, el universo gira y para un observador en el universo, el objeto gira. El movimiento es un movimiento acelerado pero en cualquier instante hay un movimiento lineal relativo. Un movimiento relativo lineal instantáneo.
Entonces, ¿podemos decir que el universo gira alrededor de la Tierra?
No. La rotación es un movimiento no inercial, por lo que es invariante, no relativo. Se puede detectar localmente mediante un giroscopio, independientemente del movimiento relativo de cualquier otro objeto. La Tierra gira a una velocidad de radianes por día sideral, sin referencia al resto del universo.
He leído que un buen sistema de guía inercial puede determinar su velocidad de rotación observando la interferencia entre dos haces de luz enviados en direcciones opuestas alrededor de un bucle múltiple de fibra óptica circular. Esto no hace referencia a nada fuera del sistema (pero puede establecerse en cero mirando la dirección a una estrella distante).
" Para un observador en un objeto giratorio, el universo gira y para un observador en el universo, el objeto gira "
La diferencia es que el observador en un objeto giratorio puede ver un acelerómetro que sostiene para mostrar alguna lectura. Pero el observador en el universo exterior verá que el acelerómetro que sostiene no mostrará ninguna lectura. Entonces, esos 2 observadores no son equivalentes, a diferencia del caso del movimiento lineal, donde cualquier experimento realizado por los 2 observadores. moviéndose con velocidad uniforme entre sí darán los mismos resultados.
En cierto sentido, sí, puede considerar que el movimiento acelerado es relativo si lo desea. Si te subes a tu coche y aceleras por la carretera, puedes decidir que estás parado y que la Tierra se está acelerando alejándose de ti. Sin embargo, si adopta ese punto de vista, le resultará muy difícil formular un modelo matemático consistente para describir lo que está sucediendo. Encontrará, por ejemplo, que la fuerza requerida para hacer que la Tierra acelere alejándose de usted se duplica si duplica la masa del automóvil estacionario, aunque la masa de la Tierra se reduce como consecuencia.
Lo mismo ocurre con el movimiento de rotación. Podría considerar que si aplica un par de torsión para hacer girar una plataforma giratoria, es el universo el que gira mientras la plataforma giratoria permanece estacionaria. Sin embargo, le resultará muy difícil formular una regla convincente para determinar cómo se relaciona el par aplicado con la velocidad de rotación del universo. Descubrirá que el par que tiene que aplicar para hacer que el universo gire alrededor de la plataforma giratoria no está relacionado de ninguna manera con la masa del universo, sino que está directamente relacionado con el momento de inercia de la plataforma giratoria estacionaria. Siempre que esté feliz de aceptar tal explicación, entonces puede considerar que el movimiento de rotación es relativo.
Hay una forma de saber cuándo no estamos girando y sin mirar las estrellas lejanas.
Supongamos un cohete sobre la atmósfera, con los motores encendidos para que pueda permanecer a la misma altura sobre el ecuador terrestre. Además de permanecer a la misma altitud, el cohete también puede usar chorros para girar alrededor de la Tierra a cualquier velocidad deseada.
Dentro del barco, la aceleración local se puede medir, por ejemplo, dejando caer objetos. La tripulación sabe que no gira cuando esa aceleración es un máximo local. Eso significa: si se aumenta la velocidad tangencial, se acerca cada vez más a la velocidad orbital, cuando la aceleración es cero. Al aumentar por encima de la velocidad orbital, la aceleración comienza a aumentar en la dirección opuesta, pero ya no tiene un máximo local. La aceleración aumenta sin límites.
Si miran a la Tierra en el máximo local de aceleración, está girando con el período de un día. De esa manera, saben que la Tierra está girando.
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