Enseño física en un colegio comunitario y he desarrollado un nuevo curso titulado "Relatividad para poetas", que enseñaré por primera vez en la primavera de 2015. Como lo indica el título, es una clase de educación general no matemática (sin laboratorio) para estudiantes no científicos, sobre relatividad. Estoy cubriendo tanto SR como GR, y también tengo que proporcionar una gran cantidad de conocimientos previos que, en teoría, mis alumnos habrían aprendido si hubieran asistido a una escuela secundaria decente, pero que en realidad muchos de ellos no sabrán. Por ejemplo, espero tener que decirles que la luz es una onda y que la luz blanca es una mezcla de todos los colores del arcoíris. Este no es un curso de resolución de problemas, y a los estudiantes no se les asignará ningún trabajo fuera de clase que implique calcular algo. El curso tiene un requisito previo de matemáticas que es geometría plana más un curso de álgebra muy básico (similar a lo que los estudiantes en California deben tomar en el noveno grado). En realidad, muchos estudiantes no podrán realizar operaciones matemáticas básicas, como conversiones métricas o fracciones.
El núcleo de cualquier presentación de la relatividad va a ser una presentación cuidadosa y completa de la cinemática en SR, y para esto estoy planeando usar Takeuchi (vea la lista de libros a continuación) cuyo tratamiento de la cinemática me gusta mucho.
Lo que todavía estoy buscando son dos o tres libros adicionales y económicos que cubran:
Para dinámicas en SR, no estoy satisfecho con el trato de Takeuchi, que me parece poco motivado. Para GR, estoy considerando a Geroch, pero es un poco seco, no hace contacto con la experimentación y presenta una forma particular de la métrica en lo que me parece una forma demasiado misteriosa. Me gusta la presentación de Hewitt sobre GR, cosmología y antecedentes científicos generales, pero no puedo pedirles que compren un libro tan caro cuando solo será una pequeña parte del curso.
Cuando enseño cursos para estudiantes de ciencias, asigné capítulos de Gardner como lecturas complementarias (obligatorias), y mis alumnos siempre se ofrecieron a decir que era divertido leerlos. Sin embargo, está extremadamente desactualizado e inexacto en cosmología y pruebas de relatividad, y usa masa relativista, que es una enfermedad que preferiría no transmitir a las generaciones futuras.
Me gustan Will y Weinberg, pero ambos están bastante desactualizados y contienen mucho material que yo no cubriría. Solicité una copia de revisión de Steane, y aunque me gustan algunas cosas, sentí que estaba desorganizado y que el texto estaba demasiado lleno de cálculos, de los cuales la mayoría de los lectores de este nivel no podrían abstraer los puntos relevantes. .
Para configurar el curso para que se transfiriera a las escuelas de cuatro años en nuestro estado (California), tenía que demostrar que se ofrecía algo al menos algo similar en el sistema de UC o Cal State. Esto fue difícil, ya que tales cursos son escasos (de hecho, me sorprendió mucho que ambos sistemas lo articularan), pero UC Riverside tiene Física 7: espacio-tiempo, relatividad y cosmología. UCR usa Drakos, que no he podido averiguar; puede estar agotado o pueden ser las notas no publicadas de un instructor.
¿Alguien puede sugerir libros para este tipo de curso que cubran algunas de las áreas en las que tengo lagunas? Espero mantener el costo total de todos los libros por debajo de $ 100, preferiblemente más como $ 60-80. Consideraría subir el precio si hubiera un libro que fuera extremadamente convincente y se ajustara perfectamente a mis necesidades.
libros mencionados anteriormente
Creé este sitio a principios de 2014:
El sitio fue creado específicamente para personas que no están interesadas en las matemáticas.
He utilizado: "Relatividad: una introducción muy breve"; Russell Stannard, OUP, para enseñar relatividad a miembros (interesados) del público en general, con cierto éxito.
http://ukcatalogue.oup.com/product/9780199236220.do
Realmente es muy corto, solo 128 páginas, pero cubre las ideas principales de la Relatividad Especial y General. Las explicaciones me parecen muy claras. Por supuesto, carece de TODO rigor matemático: hay un poco de geometría, obviamente Pitágoras, muchos experimentos mentales; muy poco sobre cosmología.
Pasé por esto en 2 horas por capítulo, alrededor de 8 clases nocturnas en total. Tal vez un poco endeble para lo que necesitas, pero es divertido y realmente no intimida.
¡Ah, y la otra gran ventaja es que es barato! Solo 8 libras en el Reino Unido.
Aquí está la tabla de contenidos.
1: relatividad especial
El principio de la relatividad y la velocidad de la luz
Dilatación del tiempo
La paradoja de los gemelos
Contracción de longitud
Pérdida de simultaneidad
Diagramas de espacio-tiempo
Espacio-tiempo de cuatro dimensiones
La máxima velocidad
E=mc2
2: Relatividad General
El principio de equivalencia
Los efectos en el tiempo de la aceleración y la gravedad.
La flexión de la luz
espacio curvo
Agujeros negros
Ondas gravitacionales
El universo
Otras lecturas
Índice
me gustaría proporcionar otra respuesta (a pesar de mis comentarios en la parte superior o complementarios a ellos)
Yo propondría usar un relato histórico de la evolución de los conceptos e ideas/métodos en física desde la mecánica newtoniana hasta la mecánica relativista, incluidos los problemas específicos que surgieron (esto proporciona dos cosas: 1. una perspectiva sobre los métodos y conceptos, además 2. ejemplos prácticos del mundo real que fueron los desencadenantes de estos desarrollos).
Las diversas alternativas desarrolladas (por qué fallaron) y por qué la relatividad especial tuvo éxito a este respecto.
Luego desarrolle los conceptos de dilatación del tiempo/contracción de la longitud (y cómo se relacionarían con experimentos como el de Michelson-Morley y el éter). Marcos de referencia inerciales, caminos de luz, conos de luz, pasado y futuro. Causalidad en relatividad especial.
Luego, el seguimiento de la Relatividad General, las tres pruebas cruciales de GR (tal vez haciendo también algunos de los cálculos o aproximaciones de los mismos o incluso un resumen de los cálculos).
La relación de GR con la cosmología (mencione algunas de las paradojas, como las paradojas gemelas y cómo se resuelven mediante marcos no inerciales).
Su marco conceptual (y matemático) y dónde se encuentra (o en desacuerdo con) la física actual (¿tal vez mencionar el problema del tiempo en la gravedad cuántica?)
Esto aclara tanto la física como el marco matemático (o equivalentes).
Libros recomendados:
http://en.wikipedia.org/wiki/The_Evolution_of_Physics (Einstein, Infeld) (ni una ecuación del propio creador y su colaborador)
http://www.goodreads.com/book/show/15852.Relatividad
http://www.amazon.com/Geometry-Relativity-Fourth-Dimension-Mathematics/dp/0486234002
http://www.goodreads.com/book/show/571211.The_Meaning_of_Relativity
http://www.goodreads.com/book/show/53524.The_Principle_of_Relativity
Algunas referencias:
http://en.wikipedia.org/wiki/Historia_de_la_relatividad_especial
http://pitt.edu/~jdnorton/teaching/HPS_0410/chapters/origins/index.html
http://www.ihes.fr/~vanhove/Slides/renn-IHES-mars2013.pdf
http://earthobservatory.nasa.gov/Features/OrbitsHistory/page2.php
http://zandra.phys.yorku.ca/menary/courses/phys2040/misc/relativity.pdf
http://arxiv.org/abs/física/0408077
https://archive.org/details/historyoftheorie00whitrich
http://henripoincarepapers.univ-lorraine.fr/walter/papers/breaking2007.pdf
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