Relatividad General de Einstein esime.pptx

Relatividad general de Einstein

1. Espinoza Velázquez José Ángel Manrique Hernández Fernando Romero Rosales Juan Carlos Vázquez Retana Uriel Nava Lopez Carlos Alejandro R e latividad General

2. Antecedentes : Relatividad Especial (1905)   nos describe : MATERIA, MOVIMIENTO, ESPACIO Y TIEMPO (sin gravedad ) Un caso particular => incompleta Relatividad General HISTORIA

3. RELATIVIDAD ESPECIAL Recordamos que en relatividad especial las distancias podrian ser relativas dependiendo el observador o marco de referencia Si es asi ¿ Qué distancia tomo ? LEY DE LA GRAVITACION UNIVERSAL CONFLICTO VS

4. ¿Una Nueva Teoria? MATERIA, MOVIMIENTO, ESPACIO Y TIEMPO + GRAVEDAD Aunque lo logres Nadie te creería Quedaras  loco... Leyes de movimiento validas para TODOS los observadores / marcos de referencia .  Para observadores en movimientos No inerciales =  con aceleracion .

5. RELATIVIDAD GENERAL Publicada el 25 de nov de 1915 -Principio de equivalencia Si en la nave espacial a = 9.81 m/s^2 inercia = gravedad ¿ Puedes distinguir en cual estas ?

6. Sabemos que: la distancia mas corta entre dos puntos : linea recta La luz se curva en presencia de un campo gravitacional Al medir X2 resulta ser mas baja => El piso va hacia arriba con aceleración ¿Que tal si ya lo hace ? En presencia de masa y energia el espacio se curva. El camino mas corto es curvo . ¡En la tierra pasa lo mismo ! ¿CÓMO PUEDE SER? La luz siempre toma el camino mas corto entre dos puntos ¿Y LA LUZ?

7. Espacio Curvo ¿Las paralelas se cruzaron ? ¿ porqué ? En una superficie curva esto sí puede ser.  Lineas rectas en espacio curvo = geodesicas lineas de distancia minima  No es una fuerza que siempre tira hacia abajo .  Es un mov. natural en ausencia de fuerzas en un espacio-tiempo curvo  

8. Analogia de la Lona "La materia le dice al espacio como curvarse ; El espacio le dice a la materia como moverse " John Wheeler Marcel Grossmann direcciono a Eisntein a   Un trabajo de 50 años antes: Bertrand Rieman. Espacio-Tiempo Curvo   una nueva geometria   Geometria   Diferencial  

9. Confirmación "El problema de la presición de la orbita de Mercurio" La orbita gira con el tiempo = prececión Se realizaron los cálculos y observaciones pero no concordaban Newton = 531"/ siglo Obs. = 574"/ siglo El valor calculado por Albert Eistein Eistein = 574,64"/ siglo

10. Lado izquierdo → Geometría del espacio-tiempo Mide cómo la curvatura del espacio-tiempo afecta al movimiento de los cuerpos en cada punto. Describe la geometría del espacio-tiempo : distancias , intervalos de tiempo y cómo se mide la curvatura . Sirve para ajustar la ecuación de modo que conserve la energía y el momento en el espacio-tiempo ( ligado a la identidad de Bianchi). Lado derecho → Materia y energía Escala la intensidad con la que la materia / energía curva el espacio-tiempo . Describe la distribución de masa, energía , presión y flujo de momento en el espacio-tiempo . Ecuación

11. Determinación de la constante de gravitación

12. Henry Cavendish Fue un científico británico destacado en el siglo XVIII. Descubrió el hidrógeno (lo llamó “ aire inflamable ”) y estudió sus propiedades . Realizó   el   experimento de la balanza de torsión , con la cual midió la constante gravitacional y la densidad de la Tierra. También  hizo   aportes   en electricidad ,  identificando  la ley de  atracción  y  repulsión antes de Coulomb.​ Era  muy   reservado  y trabajaba   en   soledad ,  pero sus  investigaciones   fueron fundamentales  para la química  y la  física  moderna.

13. Experimento de Cavendish Determinación de la constante de Gravitación

14. En realidad Cavendish queria determinar la densidad de la tierra. El valor de G se obtuvo mas tarde a partir de los datos obtenidos en su experimento Experimento de Cavendish

15. PRINCIPIOS de la Relatividad General

16. EL PRINCIPIO DE EQUIVALENCIA Establece que no se puede distinguir entre un campo gravitatorio uniforme y un sistema de referencia acelerado en ausencia de gravedad, ya que ambos producen los mismos efectos físicos locales. El Principio de Equivalencia muestra que lo que percibimos como "fuerza de gravedad" puede ser simplemente el efecto de estar en un sistema de referencia acelerado. Es el nexo entre la relatividad especial y la relatividad general.

17. EL PRINCIPIO DE COVARIANCIA GENERAL Las leyes de la física deben tener la misma forma matemática en  cualquier  sistema de coordenadas, sin importar cómo se mueva el observador (si está acelerado o en caída libre). La covariancia general asegura que la descripción de la naturaleza no depende del sistema de coordenadas elegido, sino de la estructura inherente del espacio-tiempo y de las leyes físicas que lo gobiernan. 

18. La GRAVEDAD como una Distorsión del Espacio-Tiempo.

19. ¿Qué es el Espacio-Tiempo? El espacio-tiempo es el "escenario" geométrico tetradimensional en el que ocurren todos los eventos físicos del universo. Está compuesto por las tres dimensiones del espacio (largo, ancho, alto) y una dimensión temporal, entrelazadas de manera inseparable.

20. La Materia Deforma el Espacio-Tiempo La materia y la energía deforman o curvan el espacio-tiempo. Esta curvatura es lo que percibimos como gravedad, y la dirección y la cantidad de la curvatura dependen de la cantidad de materia o energía presente.

21. La Curvatura Guía el Movimiento. La presencia de masa y energía define la geometría del escenario, y todos los objetos simplemente representan su papel siguiendo las líneas naturales de ese escenario curvado. En esencia, la distorsión del espacio-tiempo es la causa, y el movimiento de los objetos es la consecuencia. La gravedad no empuja; el espacio-tiempo curva, y el movimiento sigue.

22. AGUGEROS NEGROS

23. Agueros Negros Es una   region del espacio con una gravedad tan intensa que nada, ni siquiera la luz, puede escapar de ella , formada generalmente por el colapso gravitatorio de una estrella masiva al final de su vida .

24. En 2019, astrónomos captaron la primera imagen de un agujero negro utilizando el Telescopio de Horizonte de Sucesos John Michell y Pierre-Simon Laplace ( siglo XVIII) Teoria : Albert Einstein  y su Teoría de la Relatividad General:  Karl Schwarzschild  (1916):  Robert Oppenheimer :  Stephen Hawking  y  Roger Penrose :

25. Tipos de agujeros negros Estelares : Se forman por el colapso de estrellas grandes (3 a 20 veces la masa del Sol). Intermedios: Masas entre cientos y miles de soles, poco comunes . Supermasivos : En el centro de galaxias, millones o miles de millones de masas solares . Primordiales : Hipotéticos , se habrían formado tras el Big Bang. Importancia en la ciencia Ayudan a entender la gravedad y la relatividad general de Einstein. Claves para estudiar la evolución de las galaxias. Abren preguntas sobre la física cuántica y el origen del universo .

26. ONDAS GRAVITACIONALES

27. Ondas Gravitacionales Son ondulaciones o " arrugas " en el tejido del espacio-tiempo que viajan a la velocidad de la luz, causadas por eventos violentos del universo como la fusión de agujeros negros o explosiones de estrellas . Predichas en 1916 por Albert Einstein en su Teoría de la Relatividad General. Se generan cuando objetos extremadamente masivos aceleran ( como agujeros negros o estrellas de neutrones ).

28. La primera detección  En 2015, se detectaron por primera vez ondas gravitacionales, producidas por la fusión de dos agujeros negros hace 1.3 millones de años. Esta detección fue un hito científico que abrió nuevas vías de investigación en astronomía y física. La primera detección  Importancia científica Abren una nueva ventana para estudiar el universo. Permiten observar fenómenos invisibles para la luz. Ayudan a comprender mejor la gravedad y la relatividad. Complementan la astronomía tradicional (ondas electromagnéticas). La primera detección 

29. Premios y reconocimientos Premio Nobel de Física 2017 a Rainer Weiss, Barry Barish y Kip Thorne Reconocidos como uno de los mayores descubrimientos científicos del siglo XXI. Curiosidades El universo “suena”: las ondas gravitacionales pueden convertirse en audio para su análisis. LIGO   es el Observatorio de ondas Gravitatorias por Interferometría Láser.   

30. Relojes atómicos Qué Son y Para Qué Sirven Definición: Dispositivos extremadamente precisos que miden el tiempo basándose en la vibración de átomos. Pueden perder solo 1 segundo cada 100 millones de años .

31. ¿¿Cómo Funcionan?? Segundo oficial: Desde 1967, 1 segundo = 9,192,631,770 ciclos de radiación del átomo de cesio. Proceso: Los átomos de cesio pasan por un tubo. Se exponen a ondas de radio. Si la frecuencia es exacta → los átomos cambian de energía. El detector cuenta los átomos que cambiaron. El sistema ajusta la frecuencia para lograr la máxima coincidencia. Resultado: Cada ciclo marca el paso exacto de un segundo.

32. Dónde Se Usan GPS: Nos dice la ubicación exacta. Internet: Sincroniza redes y servidores. Electricidad: Coordina el flujo en las redes eléctricas. Ciencia y tecnología: Experimentos de física, satélites, telecomunicaciones.

33. GPS E s una red de satélites que permite a los receptores en la Tierra determinar su ubicación exacta, velocidad y la hora precisa Global positioning system

34. ⏱️ Relojes Atómicos y Precisión (Ampliado) Relojes atómicos en satélites: Cada satélite GPS tiene varios relojes atómicos a bordo. Estos relojes usan átomos de cesio o rubidio para medir el tiempo con una precisión increíble: solo se atrasan un segundo cada millones de años . Importancia de esta precisión: La señal de GPS viaja a la velocidad de la luz . Si el reloj del satélite se adelantara o atrasara solo un microsegundo, la posición calculada tendría un error de cientos de metros . Por qué se necesitan 4 satélites: Satélite 1: Da una esfera de posibles ubicaciones. Satélite 2: Reduce las opciones a un círculo. Satélite 3: Reduce el círculo a dos puntos posibles. Satélite 4: Corrige el tiempo de tu dispositivo y elige el punto correcto. Así es como el GPS encuentra tu posición exacta en latitud, longitud, altitud y tiempo .

35. Relación con la Teoría de la Relatividad (Ampliado) Problema: El tiempo no es igual en todas partes. Relatividad Especial (Einstein, 1905): Un reloj en movimiento parece ir más lento que uno en reposo. Los satélites se mueven a unos 14,000 km/h → su tiempo “corre” un poco más despacio visto desde la Tierra. Relatividad General (Einstein, 1915): El tiempo pasa más rápido cuanto más lejos estás de un campo gravitatorio. Los satélites están a 20,000 km de altura → sienten menos gravedad que en la superficie → sus relojes avanzan un poco más rápido. Resultado combinado: Relatividad especial hace que el tiempo del satélite vaya 7 microsegundos más lento por día . Relatividad general hace que vaya 45 microsegundos más rápido por día . Al final, el efecto neto es que el tiempo en los satélites es 38 microsegundos más rápido por día . Corrección automática: Los ingenieros programan los satélites para compensar este efecto. Si no se hiciera, el GPS tendría un error de aprox. 11 km diarios en la ubicación calculada.

36. Thanks!