Respuestas
Respuesta:
Explicación:
En esta nota de divulgación científica nos vamos a limitar en nuestro análisis a dos partículas elementales, cargadas y estables: el protón y el electrón, cuyas vidas medias medidas en años, y salvo choques con sus opuestas de carga, son superiores a cualquier número imaginable. El resto de las partículas son fantasmagóricas, aparecen y desaparecen como el gato de Alicia que deja su sonrisa colgada del aire.
Una nota de tipografia: voy a poner la velocidad elevada al cuadrado como (v2) y la velocidad de la luz elevada al cuadrado como (c2).
La energía cinética de cualquier cuerpo es el producto de su masa m por su velocidad al cuadrado, con un factor 0.5 por razones de conveniencia: K=0.5 m (c2).
Allá por 1905, en el año del éxito del joven Einstein, hace la friolera de casi 110 años ya, una consecuencia de su Teoría de la Relatividad le hizo proponer lo siguiente: (Pueden ver una traducción de los artículos de Einstein en ''Cien años de relatividad'', Editorial Nivola, 2003)
"La masa de un cuerpo es una medida de su contenido de energía...."
Pero esto, dicho así, o es una tautología, o no quiere decir nada, pues no sabemos lo que pueda ser ''contenido de energía''. Necesitamos especificar mucho más. ¿A qué energía se refiere Einstein? Dentro de un protón se supone que hay un número indeterminado de gluones (pegamentos) que se mueven a muy alta velocidad con mucha energía cinética. Si el cuerpo es un ladrillo, sus moléculas vibran: energía cinética que se convierte en energía electromagnetica radiada en forma de infrarrojos por la superficie del ladrillo.
Si un protón se acelera, como si se acelera un electrón en trayectorias abiertas, emite energía electromagnética, ondas de radio, infrarrojas o de luz.
El análisis de Einstein está realizado mediante la energía cinética de los cuerpos que emiten energía electromagnética.
Cuando un cuerpo (1) en movimiento con una velocidad (v) ve a otro (2), parado, que emite una cantidad de energía (E) (cualquiera que sea la forma de ésta, pero elijamos la electromagnética, EM, por ejemplo) el cuerpo (1) en movimiento detecta una diferencia entre las energías cinéticas del cuerpo (2) antes y después de emitir esa energía EM (E).
Como visto desde el cuerpo (1) el (2) no cambia su velocidad, ya que el que se mueve es el (1) que no emite energía, desde el (1) solo se entiende que el (2) puede cambiar su energía cinética si cambia su masa. El cambio de masa es, para bajas velocidades, y como consecuencia directa de la teoría de la relatividad especial, igual a la energía emitida dividida por la velocidad de la luz al cuadrado:
cambio de masa de (2): (Dm) = E/(c2)
Invirtiendo esta relacion se tiene que la energía emitida es igual a la disminución de masa multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado:
E = (Dm)(c2)
De hecho, todos los fenómenos que nos parecen extraños en la teoría de la relatividad, como la dilatación del tiempo y el aumento de masa, son, para velocidades pequeñas de los cuerpos, proporcionales a la unidad mas el cociente entre la velocidad que estos llevan y la velocidad de la luz. Cuando nos movemos a 108 km/h, lo que es igual a 30 metros por segundo, nuestra masa aumenta en una centésima de billonésima por encima de nuestra masa en reposo.
Pero, ¿qué es la masa?
Se suele decir que es el contenido de materia de un cuerpo, pero esto no es correcto. La masa es esencialmente la resistencia a la aceleración de los cuerpos ante las fuerzas que los tratan de mover. Cuando aumenta nuestra masa al movernos a 30 m/s aumenta nuestra resistencia a las fuerzas que nos tratan de acelerar.
Empujemos un triciclo de niño bien engrasado: le comunicamos una velocidad relativamente alta que depende del tiempo que empujamos. Hagamos lo mismo con un coche en punto muerto en una calle plana, como las de las playas a donde vamos de veraneo. La velocidad que coge es relativamente pequeña aunque empujemos durante el mismo tiempo que al triciclo.
Si intentamos hacer esto mismo con un camión, y no digamos un barco porta-contenedores, realmente no conseguimos producir ninguna velocidad: decimos que el barco tiene una gran masa porque la aceleración que le produce la fuerza de, digamos, 700 Newtons, que es la que tenemos los seres humanos, es minúscula:
Aceleración es igual a la fuerza dividida por la masa: a=F/m
Para la misma fuerza (la nuestra) una gran masa significa una pequeña aceleración. La masa mide la resistencia a la aceleración de cada cuerpo.
A un triciclo le producimos una aceleración mediana, a un coche pequeña, a un camión y a un barco, casi nula.