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Paradoja de palanca de ángulo recto en relatividad especial

Recuerdo haber leído en algún lugar una interesante teoría especial de la relatividad "paradoja" considerando dos varillas perpendiculares $A$ $B$ de igual longitud adecuada $L$ fija en el punto de $O$.

rest frame

En el "resto" marco de igualdad (en magnitud) que se aplican las fuerzas en los bordes de las barras, perpendicular a ellas, dando así neto cero angular de la fuerza: $$-F_AL_A + F_BL_B = -FL + FL = 0$$ (asumiendo $z$eje hacia nosotros).

En el marco movimiento paralelo a la varilla $B$ con la velocidad de $v$ de su longitud se ve disminuida debido a Lorentz-contracción $$L_B' = L \sqrt{1-v^2/c^2}$$ y la componente perpendicular de la fuerza, es disminuida también $$F_B' = F\sqrt{1-v^2/c^2}$$ mientras que$L_A' = L$$F_A'=F$.

Por lo que la red angular de la fuerza en este marco no es cero: $$-F_A'L_A' + F_B'L_B' = -FL + FL (1-v^2/c^2) = -\frac{v^2}{c^2} FL$$ y el sistema debe estar girando hacia la derecha con aceleración angular.

No recuerdo la explicación de la paradoja como yo no entendí en ese momento, pero ahora parece ser muy simple: incluso en la Mecánica Newtoniana total angular de la fuerza no sería cero en "movimiento" marco dado el hecho de que la fuerza neta no es cero. Si tomamos en cuenta que las barras se fija en relación a $O$, debemos suponer que en el punto de unión de $O$ hay una fuerza adicional que compensa las fuerzas en los bordes de las barras.

El mismo argumento parece ser válida en el caso relativista.

Sin embargo, recuerdo que la explicación no fue así de simple. Estoy mal con mi explicación, o la declaración de la paradoja que está mal? ¿Alguien sabe similares "paradoja"?

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aceinthehole Puntos 1460

Hmmm, a mi la relatividad es débil, pero...

En la habitual formulación Newtoniana de la física de las fuerzas son cantidades vectoriales que sugiere que en la formulación relativista que debe ser el espacio de la parte de la Lorentz cuatro-vector y debe transformar como tal. Además de mirar la segunda ley de Newton podemos ver la fuerza se expresa como un tiempo-derivado de impulso, es decir, como un vectoriales de Lorentz.1

Así que---se pegue a la mezcla de la formulación en la que las preguntas se enmarca---mientras que la longitud del brazo dibujar verde es contratado por el movimiento relativo (reducción de la torsión por un factor de gamma), la fuerza de la fuerza que actúa sobre el brazo rojo también debe ser contratado (de nuevo la reducción de la torsión por un factor de gamma). El resultado es entonces ninguna red par y sin tendencia a girar. "Paradoja" resuelto.

Sería mejor para re-establecer el problema en forma covariante, pero la matemática es un poco intimidante para los principiantes.


1 Véase, por ejemplo http://www.eit.lth.se/fileadmin/eit/home/scd.gkr/Kompendier/Covariant.pdf

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Theo Puntos 362

La pregunta es si las "fuerzas aplicadas en los bordes de las barras" que son las que causan el movimiento relativista?

Si estas barras están en un marco cuyo movimiento es causado por otra fuerza, que su explicación no es correcta. Así que las dos fuerzas que actúan sobre las dos barras puede estar en equilibrio, y todavía no puede ser una tercera fuerza que produce el movimiento de todo el marco.

Sin embargo, si el movimiento de la trama es causada por el desequilibrio de las dos fuerzas (uno más grande que el otro) que actúan sobre las barras, que está a la derecha - a la fuerza neta no es también cero en el marco del resto también.

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