¿Qué significa realmente el Problema 14 del libro de Goldstein sobre mecánica clásica, capítulo 7 (relatividad especial)?

Tengo dificultades para entender el problema número 14 en la Mecánica Clásica de Goldstein , 3ra edición, capítulo 7 sobre relatividad especial. Aquí está el problema ---

Un cohete de longitud yo 0 en su reposo el sistema se mueve con rapidez constante a lo largo de la z eje de un sistema inercial. Un observador en el origen de este sistema observa la longitud aparente del cohete en cualquier momento anotando la z coordenadas que se pueden ver para la cabeza y la cola del cohete. ¿Cómo varía esta longitud aparente a medida que el cohete se mueve desde el extremo izquierdo del observador hasta el extremo derecho? ¿Cómo se comparan estos resultados con las mediciones en el marco de reposo del observador? (Nota: observar, no medir).

¿Cómo difiere esto de la contracción de longitud habitual? ¿Cuál es el significado de la sugerencia dada al pedirle al lector que "observe" y no que "mida", cuál es la diferencia aquí?

Respuestas (2)

Me gustaría agregar a lo que escribió 'PM 2Ring'. El observador medirá el cohete para que tenga una longitud constante sin importar dónde se encuentre en el marco de referencia del observador (asumiendo que se mueve a una velocidad constante, en cuyo caso tendrá una longitud contraída).

Sin embargo, el observador observará que el cohete es más largo cuando se mueve hacia él y más corto cuando se aleja de él. Esto no tiene nada que ver con la relatividad, solo con el hecho de que hay una diferencia de trayectoria entre la luz que proviene de cada extremo del cohete, lo que puede hacer que el cohete parezca más largo o más corto cuando se mueve a velocidades muy altas. Puede ser un poco difícil de visualizar al principio, haga dos diagramas del cohete, separados por una pequeña unidad de tiempo (en cuyo caso, el cohete se habrá movido, por supuesto), y compare los pulsos de luz de la nariz y la cola.

Es un matiz de terminología, solo tenga en cuenta que algunas personas toman medida para significar algo diferente para observar . La diferencia debe explicarse siempre que marque una diferencia, lo que claramente no estaba en la pregunta.

La diferencia entre medición y observación es crucial en la relatividad.

Cuando observamos el cohete, la velocidad finita de la luz afecta nuestra observación. En general, la luz de la cabeza y la cola del cohete tardará una cantidad diferente de tiempo en llegar al observador.

Cuando medimos el cohete, compensamos los retrasos causados ​​por la velocidad finita de la luz. Entonces, si medimos dos eventos A y B como simultáneos, solo observaremos que A y B son simultáneos si las distancias a A y B son idénticas en nuestro marco.


Como señala Alfred Centauri en los comentarios, no es inusual que los escritores utilicen el término "observado" para referirse a los valores medidos, no a los datos observados sin procesar. Suponen que el lector sabe que hay que compensar el tiempo de viaje ligero. Esta desafortunada ambigüedad confunde a muchas personas que aprenden relatividad.

FWIW, he entendido que observar (en el contexto de SR) significa lo que se mide aquí, y ver (o fotografiar) lo que se observa aquí.
@Alfred De hecho, observar puede ser ambiguo, y algunos escritores lo usan en la forma en que lo describe. Pero creo que cuando se usa observar en contraste con medir , entonces está bastante claro que lo que se mide involucra el cálculo, mientras que la observación involucra los datos sin procesar.
PM 2Ring, sí, estoy de acuerdo.
@PM2Ring Entonces, ¿significa que la contracción de longitud habitual tiene que ver con la medición, y este problema tiene que ver con la observación?
@Manas Sí, la contracción de longitud habitual tiene que ver con la medición. El ejercicio le pide que determine tanto el tamaño observado como el tamaño medido, y que compare los dos valores. En una nota relacionada, consulte la rotación de Penrose-Terrel . Se mide que la esfera en movimiento se aplana por la contracción de la longitud, pero por observación todavía parece una esfera sin distorsiones.
¡"Ver" es aún más ambiguo!