En la teoría de la relatividad de Einstein, si el movimiento es verdaderamente relativo, entonces ¿por qué alguien en una estación espacial giratoria experimentaría gravedad ( artificial )? Quiero decir, entiendo por qué experimentan la gravedad SI la estación espacial está girando, pero lo que no entiendo es cómo puedes decir que está girando en primer lugar. ¿No necesitarías definir su movimiento en relación con otro punto en el espacio?
Así que digamos que tenemos dos estaciones espaciales y en nuestro universo hipotético son las únicas dos cosas que existen en todo el universo.
Entonces sabemos que la estación espacial 2 está girando y la estación espacial 1 no, debido a la sensación de gravedad que sentimos en la estación 2.
Para un observador en la estación 2, sentiría la gravedad y vería que la estación 1 orbita a su alrededor. Un observador en la estación 1 no sentiría la gravedad y vería la estación 2 girando pero permaneciendo en un lugar. Creo que todos estarían de acuerdo con todas esas observaciones hasta ahora.
Pero aquí es donde falla, creo que tienes que tener algún punto de referencia fijo en el espacio para poder decir que la estación 2 está girando y no es la estación 1 orbitando para tener la sensación de gravedad en la estación 2. Newton parecía tener una respuesta a esto porque dijo que había un "reposo" fijo, pero según Einstein, ¿no creo que haya un reposo fijo?
¿Tiene sentido mi pregunta? Mi confusión también se aplica a la aceleración, parece que tienes que tener un marco de referencia fijo para decir que algo se está acelerando. Sabemos que sentirías los efectos de la aceleración si estuvieras en una nave espacial en el espacio profundo, pero ¿por qué si todo movimiento es relativo? Quiero decir, ¿cómo puedes siquiera decir que estás acelerando y no es todo lo demás en el universo acelerando y en realidad estás parado sin un punto fijo de "reposo" en el espacio?
La velocidad es relativa. No existe un marco de referencia especial que estaría "en reposo".
Pero la aceleración no lo es y nunca se afirmó que lo fuera. Los marcos de referencia en caída libre son especiales y los marcos de referencia que se aceleran en relación con los de caída libre contienen fuerzas de inercia (el movimiento circular implica aceleración hacia el centro; la fuerza de inercia correspondiente se llama fuerza centrífuga).
Así se puede distinguir cuál de las estaciones está girando y la teoría de la relatividad nunca afirmó lo contrario.
La relatividad especial trata con marcos "inerciales" o "no aceleradores". La física en marcos inerciales es equivalente independientemente de su velocidad y la velocidad de los marcos inerciales es relativa. Usted es libre de asumir que cualquier marco inercial es estacionario y que todos los demás marcos se mueven en relación con él. Los marcos giratorios no son inerciales, son marcos aceleradores y, por lo tanto, no son relativos. Si un marco no tiene rotación, entonces debe mantener la orientación con la media de las galaxias en el universo. Este es un absoluto. Se ha conjeturado, originalmente por Mach , que la distribución de la materia en el universo establece el marco no giratorio.
La Relatividad General se ocupa de los marcos de aceleración y analiza las diferencias entre los marcos giratorios y los marcos de aceleración gravitacional, pero esa es otra historia.
En relatividad general, el movimiento angular en realidad también tiene algo de "relatividad". Cuando estás muy cerca de un objeto giratorio, en realidad serás arrastrado con él. Esto se conoce como efecto Lense-Thirring, o simplemente "arrastre de fotogramas". El ejemplo más dramático es la ergosfera de un agujero negro giratorio, una región donde ningún objeto puede permanecer estacionario: debe girar con el agujero negro. (similar al horizonte de sucesos del que los objetos no pueden escapar)
El hecho de que sientas una fuerza bajo un movimiento angular constante se debe a que estás girando en relación con el universo de fondo. (Esa declaración puede ser algo controvertida) Si tomara una gran capa de masa esférica y la hiciera girar alrededor de usted, en realidad comenzaría a girar con la capa pero no experimentaría fuerza centrípeta. Si agregara masa hasta que el caparazón fuera casi un agujero negro, su marco de reposo natural tendría la misma velocidad angular que el caparazón en relación con el resto del universo.
La covarianza general se aplica solo a los observadores en caída libre: una vez que invoca fuerzas no gravitatorias, como la presión hacia adentro de la pared, el observador ya no cae libremente.
Manera fácil de distinguir entre la gravedad y la estación espacial giratoria: lanza una pelota al aire. Si viene directo hacia abajo, la gravedad. Si se aleja de ti (por detrás de tu velocidad tangencial), es una estación espacial giratoria.
Si los ocupantes de la estación espacial no estaban al tanto de su diseño y no podían mirar por la ventana, entonces no hay forma de saber si está girando o si están cerca de un planeta del tamaño de la Tierra que causa la gravedad.
Orbitar alrededor de otra estación espacial provoca una sensación de gravedad, y parece que te estás contradiciendo. Si hay algún movimiento de rotación de un cuerpo alrededor de su propio eje o de otra estación espacial, los ocupantes sentirán una fuerza que ha definido como gravedad. No pueden sentirlo como en el escenario de la estación espacial 1.
Así es como lo veo como un no profesional.
En cuanto a la aceleración, no, no necesita un punto de referencia fijo. A diferencia de la velocidad, que se define como relativa a la velocidad de otra cosa, la aceleración es absoluta en el sentido de que no es relativa a otra cosa.
La "referencia" para la aceleración , es su propio "estado" previo . Lo que esto significa es que, para la aceleración lineal, es el punto inicial antes del inicio de la aceleración lineal (en t = 0). Y para la aceleración angular, es la línea imaginaria definida por el centro de rotación y la posición inicial en t = 0 ( = 0).
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njzk2
So we know that space station 2 is rotating and space station 1 is not because of the sensation of gravity we feel in station 2.
y también porque dado que la estación 1 no está orbitando alrededor de la estación 2, están siendo atraídas una hacia la otra.Renae Líder
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