la dilatación del tiempo es la diferencia en la medida del tiempopara dos relojes idénticos y perfectamente sincronizado que surge cuando uno de estos relojes se mueve a una velocidad comparable a velocidad de la luz o incluso cuando está sujeto a una campo gravitacional diferente de lo que se encuentra en el otro reloj. El fenómeno de la dilatación temporal fue predicho y explicado teóricamente por el físico alemán Albert EinsteinINoen el año 1905.
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¿Qué es la dilatación del tiempo y cómo ocurre?
La dilatación del tiempo se entiende como retrasoNola medida de un intervalo de tiempo entre dos referencials cuyos relojes estaban previamente sincronizados. Esta desincronización puede ocurrir en dos situaciones diferentes. La primera es si uno de los marcos de referencia se mueve a una velocidad cercana a la de la luz, es decir, unos 300 mil kilómetros por segundo. El segundo puede ocurrir cuando una de las referencias está en una región de potencial gravitacional diferente al primero.
En la práctica, la dilatación temporal provoca la manecillas del reloj"gira más despacio", como si la duración convencional del segundo o del minuto, por ejemplo, se incrementara ligeramente. Además, la dilatación temporal producida por una alta velocidad es recíproco para las dos referencias, es decir, cuando uno mira al otro, ambos notarán un paso del tiempo más lento.
Esto ya no sucede con la dilatación temporal provocada por diferenciaencampogravitacional, ya que, en este caso, solo el cuerpo sujeto a un campo gravitacional diferente está sujeto a dilatación temporal. Este tipo de dilatación se explica por una generalización de la teoría especial de la relatividad, conocida como teoría de la relatividad general.
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Experimentos y evidencia de dilatación del tiempo.
La dilatación del tiempo, prevista por el teoria de la relatividad de Einstein, ya ha sido observado y medido en un gran número de experimentos. Puede verse en:
aceleradores de partículas;
relojes atómicos;
satélites;
rayos cósmicos, partículas energéticas que ingresan a la atmósfera terrestre desde todas las direcciones del Universo.
En uno de estos experimentos, la presencia de una partícula conocida como mesón pi, en alturas cercanas a la superficie del tierra. Estas partículas se producen cuando un rayo cósmico choca con algún átomo de la atmósfera, desintegrándolo en una amplia variedad de partículas más pequeñas.
Desde la época de media vida del mesón pi es muy corto, no debería ser posible observarlo a la altura del mar, por ejemplo, sino solo donde se forma: varios kilómetros de altura. Lo que sucede en este caso es que la velocidad a la que se mueven estos piones, justo después de la colisión que que crean, es tan grande que, en relación con la Tierra, la duración de su vida media se extiende importantemente. De esta forma, es posible detectarlos a bajas altitudes. El descubrimiento del mesón pi por Físico brasileño César Lattes sirvió como un excelente pruebaexperimentaldadilatacióndelhora.
En otro experimento, se colocaron dos relojes atómicos sincronizados a diferentes alturas (uno estaba 33 centímetros por encima del otro) y se midieron rompeenhoraligeramentemuchas diferentes, ya que el reloj que estaba más bajo experimentó una gravedad más intensa. Sin embargo, cabe señalar que el efecto de tal dilatación temporal es tan bajo que el desfase entre estos relojes fue de sólo 90 mil millonésimas de segundo en 80 años de medición.
En una variación de este experimento, los físicos configuraron uno de los relojes para que oscile a una velocidad de 10 m / s. Con esto, también pudieron medir una diferencia en el tiempo medido entre los dos relojes. Con base en estos experimentos, hoy sabemos que, al subir los escalones de una escalera o todavía viajar en un automóvil, incluso a bajas velocidades, el el tiempo pasa diferente para todos nosotros.
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Cálculo de la dilatación del tiempo
El cálculo de dilatacióntemporal está hecho en base a transformacionesenLorentz. Estas transformaciones no son más que un conjunto de ecuaciones que relacionan los intervalos de tiempo en los que ocurre un evento en dos referencias distintas.
Vea a continuación la fórmula que se utiliza para calcular la dilatación del tiempo debido a la velocidad.
t0 - tiempo medido por el observador en reposo (tiempo propio)
t - tiempo medido por el observador en movimiento
v - velocidad del observador en movimiento
C - velocidad de la luz
La fórmula anterior también se puede escribir de una manera más sencilla. Por eso, decimos que el tiempo medido por el observador en movimiento es igual al eigentime multiplicado por un factor de corrección relativista, conocido como factor de Lorentz.
Hagamos un ejemplo con la fórmula que se muestra arriba.
Suponga que dos relojes atómicos están perfectamente sincronizados y uno de ellos está configurado para moverse a una velocidad de 0.6c (donde c es la velocidad de la luz en el vacío). Si han transcurrido 10 s en el reloj en reposo, ¿cuántos segundos habrán pasado en el reloj que se mueve a alta velocidad?
Calculemos el factor de Lorentz con la información proporcionada. Mirar:
Finalmente, para obtener el tiempo medido por el sistema de referencia en movimiento, debemos multiplicar el eigentime por el factor de corrección de Lorentz.
Con base en el cálculo, encontramos que si uno de los relojes se movía a una velocidad igual al 60% de la velocidad de la luz (0.6c), un evento de 10 s tendría su duración extendida a 12,5 s. Sin embargo, es digno de mención que solo notaríamos una dilatación del tiempo si observáramos el evento desde el marco de referencia en reposo y viceversa.
Por Rafael Hellerbrock
Profesor de física
¿Le gustaría hacer referencia a este texto en una escuela o trabajo académico? Vea:
HELERBROCK, Rafael. "Dilatación del tiempo"; Escuela Brasil. Disponible: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-tempo.htm. Consultado el 27 de junio de 2021.
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