Teorìa de la relatividad de Einstein

[femecor]

Hola a todos.

Soy nuevo en este foro y me gustaría que por favor me ayudaran a despejar una duda que he tenido desde hace mucho tiempo y que por falta de tener una explicación satisfactoria había olvidado el asunto. Pero desde hace unos días volvió a mi cabeza este tema y quiero despejarlo de una vez por todas.

De acuerdo a la teoría de la relatividad de Einstein, donde enuncia que la energía está en función de la cantidad de materia y la velocidad de la luz; y dado que él también afirma que la velocidad de la luz es constante, entonces solo queda como parámetro de variación para estimar la energía, la cantidad de materia sin hacer referencia a la naturaleza de ésta (y es aquí donde radica mi inquietud), si toda la materia se transformara en energía, cómo es posible que un gramo de piedra tenga la misma energía que un gramo de uranio?

De antemano les agradezco su respuesta.

[framon]

Para Einstein la masa y la energía son manifestaciones de una misma cosa, de tal forma que, en determinadas condiciones, la masa se podrá trasformar en energía y viceversa. Este hecho se ha observado, entre otros, en la conversión de un fotón de alta energía en un electrón y un positrón (también sucede a la inversa cuando este par de partículas se aniquilan entre sí). Por lo tanto, efectivamente, un gramo de piedra tiene la misma energía potencial que un gramo de uranio, si la velocidad de ambos es la misma (energía cinética).
Lo que creo que te crea confusión es el hecho de que se utilice uranio en las centrales nucleares y no piedras vulgares si ambas tienen la misma energía. La cuestión no es que el uranio tenga más energía, sino que es un elemento inestable (radiactivo) cuyos núcleos sufren un proceso de desintegración natural. Esta propiedad es aprovechada para trasformar parte de su masa en energía.
Espero haber resuelto en alguna medida tu duda.

Saludos.

[femecor]

Hola framon, gracias por tu respuesta... pero, entonces estaríamos hablando puramente de la energía cinética y potencial de las partículas y eso en teoría (despreciando la geometría y la resistencia del medio) lo entiendo... pero y que pasa con la energía interna de los elementos?... trato de imaginármelo, pero la verdad no me alcanzo a convencer porque si hago una analogía termodinámica, es precisamente esa excitación de los electrones que forman los cuerpos, fluidos y gases los que los hacen más atractivos (energéticamente hablando) y un gramo de agua líquido, sólido o gaseoso no tiene la misma energía disponible, que pasa con la variable temperatura? se hace despreciable a esas velocidades? o simplemente no importa?.

El ejemplo que coloqué era solo por extrapolar, pero y si comparas ese gramo de roca con un gramo de un hidrocarburo (carbón por ejemplo)? este último es estable hasta determinada temperatura, y es que de hecho creo que todos los elementos de la tabla periódica se vuelven gaseosos por encima de los 6.000 Kelvin. Entre la literatura que he leído al respecto encontré un extracto de las notas de Einstein donde menciona que si un trozo de carne pudiera convertirse totalmente en energía, ésta alcanzaría para iluminar a Londres entera por lo menos por una semana, y qué pasaría si ese mismo trozo (en igualdad másica) fuera de pan?

la verdad no me queda claro, te agradecería si me pudieras ayudar a entenderlo o facilitarme alguna referencia bibliográfica para documentarme sobre el tema.

Gracias.

[rubens]

Tienes que distinguir muy bien los tipos de energía a que te refieres porque una es la energia cinetica por el movimiento que tenga la materia otra es la quimica que es la mas comun que esta almacenada en los encaces quimicos y es la que se usa comunmente por ejemplo en las combustiones y otra es la nuclear que es la que esta almacenada en los enlaces entre neutron y proton en el nucleo de la materia.
la energia quimica se produce por la interaccion de la fuerza electrica o sea atraccion entre nucleo positivo a los electrones negativos.
la energia nuclear es por la liberacion de la fuerza nuclear fuerte que mantiene unidos los protones entre si y a los neutrones y que es mucho mas potente que la fuerza elevctrica.

La energia cietica es debida al movimiento de todo el conjunto de particulas
la energia quimica es debida a la naturaleza de las uniones quimicas entre atomos y unos compuestos quimicos tienen mas o menos aunque contengan el mismo numero de atomos en la misma cantidad si estan unidos con un enlace u otro tienen distinta energia
la energia nuclear solo es debida a la naturaleza de los atomos independientemente de sus ebnlaces quimicos y como es varios ordenes de magnitud superior a las otras cuando se valora se ignoran las otras energias porque son irrelevantes en proporcion

[framon]

En un intento de ser más clarificador sin complicar en exceso el tema, añadiría que la fórmula de Einstein lo que hace es expresar la equivalencia entre masa y energía. Es decir: de convertirse una determinada energía en masa, cuál sería su magnitud o valor como masa, y viceversa. El ejemplo del fotón de alta energía convirtiéndose en una pareja electrón-positrón (dos partículas con masa) es significativa ya que el fotón no tiene masa en reposo, su masa le viene dada por su velocidad (energía) y se la denomina masa relativista aparente.

Por lo demás, quédate con la explicación que te ha dado el compañero sobre los diferentes conceptos de energía. En cualquier caso, para que te hagas una idea de cuanta energía hay en un gramo de masa, solo lo tienes que multiplicarlo por el cuadrado de la velocidad de la luz ¡Asombroso verdad! ¡Cuánta energía alberga lo más íntimo de la materia!

Ahora la cuestión es ¿Qué es la masa? ja ja ja. Ésta pregunta tiene aún una más difícil respuesta, a pesar de lo intuitivo que nos parece.

Saludos.

[joseluis7696]

Esa fórmula, E= mC^2 es posiblemente la más famosa de la ciencia.
Sin embargo es muy poco intuitiva. Si se ve como conversión de masa en energía, se refiere a que la masa convertida desaparece como tal y en su lugar se crea una energía cuya magnitud establece la fórmula. No importa ninguna cosa más, ni velocidades, temperaturas, etc.

El porqué no importa que clase de materia se trata (sea H2 o U235 para poner dos extremos prácticos, con las piedras en algún punto intermedio), debes considerar que todos los elementos y sus compuestos están formados por los mismos componentes, los Protones, Neutrones y Electrones, los que a su vez están constituidos por Quarks y Leptones (denominados "Fermiones",son 6 Quarks y 6 Leptones). Al menos es así según la teoría del Modelo Estándar. Te recomiendo le eches un vistazo.

Lo que desaparece en esa conversión son siempre Quarks y Leptones, la cantidad de estos viene medida por la suma de sus masas y no importa a qué compuestos pertenecen.

[Homer]

La ecuación se deduce de los postulados de la relatividad especial, como el resto de la teoría, aunque la publicó en un documento posterior. Y la interpretación física que le dio es que la masa no es más que otra forma de energía más. Termina el documento recomendando profundizar en las recientes (en 1905) investigaciones sobre la radiactividad para verificar empíricamente esta interpretación.

El documento original anda rodando por ahí, en alemán por supuesto. Es muy fácil de encontrar, por si alguien quiere beber de la fuente.

[femecor]

A tod@s muchas gracias, pero la verdad es que entre más investigo recuerdo el por qué fue que abandoné la inquietud la primera vez... se debe a la teoría del área y el perímetro del conocimiento... entre más investigo y me documento aprendo más, pero por igual (si no es que más) me van quedando otras dudas y es que este tema es realmente muy interesante... lástima no haber iniciado a despejar todas esas dudas desde la escuela ... y es que si bien es cierto que el tiempo es relativo, a la velocidad que viajamos es sumamente relevante como para despreciarlo... pero bueno, más vale tarde que nunca

[RositaP19]

Llegué al foro buscando información sobre Einstein y me encantó este post, soy absolutamente fanática de este maravilloso genio científico. Me encantaría estudiar física para entender un poco más como pensaba este abosluto ídolo mío. ¡Gracias por esta info!!! Y les dejo algunas de mis Enlace directo borrado sobre einstein:

Cuando tropiezas con el amor, es fácil levantarse. Pero cuando uno se enamora, es imposible estar en pie de nuevo.

La búsqueda de la verdad y la belleza es una actividad que nos permite seguir siendo niños toda la vida.

Sólo aquellos que intentan el absurdo pueden lograr lo imposible.

¡Triste época es la nuestra! Es más fácil desintegrar un átomo que un prejuicio.

[RALUGATA]

No esta demostrado que la velocidad de la luz sea una constante, … de hecho llevamos apenas 200 años midiendo esa velocidad, … y el tiempo que se estima que existe el universo es al menos de 15 evos, … si la velocidad de la luz es una función del tiempo, y esa función actualmente se corresponde con una asíntota su variación actual es muy pequeña para ser observada en 200 años. … pero pudo ser mucho mayor en tiempos pretéritos y drásticamente mayor el los momentos iniciales.

Ya se que la velocidad de la luz esta relacionada con la mayoría de las constantes que se conocen en la física, pero esa relacion entre constantes podría mantenerse si todas fueran funciones del tiempo, por ejemplo G variaría como una potencia 5 respecto a la variación de c.

Si c tuviera un valor cero en el origen del tiempo, el BB se formaría sin necesidad de una energía inicial, seria una continuidad con la nada precedente, ni espacio ni tiempo ni energía, … cuya evolución daría lugar a la expansión espacio temporal llenándolo de energía mediante la conocida formula de mc2