Relatividad general

En esta sección veremos como Einstein su concepción de la gravedad, del espacio-tiempo y la tería general de la relatividad.

Actividad de indagación: ¿Dónde estoy si no tengo ventanas?

Situación

Imaginá que estás dentro de un contenedor cerrado y sin ventanas. Solo contás con tu cuerpo y algunos objetos simples (por ejemplo: una moneda, una lapicera, un elástico o la linterna del celular). Tu tarea es determinar en qué escenario se encuentra el contenedor:

  1. Apoyado en el suelo en la Tierra (bajo el efecto de la gravedad).
  2. Cayendo en caída libre desde gran altura (bajo la gravedad terrestre).
  3. Flotando en el espacio profundo, lejos de cualquier masa (sin gravedad).
  4. En una nave espacial que acelera gracias a sus propulsores (sin gravedad externa).

1. Predicción individual (3 min)

Escribí qué sensaciones y observaciones esperarías en cada caso (peso, caída de objetos, “ingravidez”, etc.).

Experimento: La botella con agujero

Materiales

Procedimiento

  1. Llená la botella con agua y colocá la tapa.
  2. Hacé un agujero en la base de la botella.
  3. Destapá la botella cuando está en reposo (apoyada en el suelo): observá que el agua sale formando un chorro.
  4. Sostené la botella llena con el agujero hacia abajo y soltala en caída libre dentro de la cubeta: observá qué ocurre con el chorro durante la caída.

Preguntas de indagación

  1. Espacio sin gravedad: ¿Qué pasará con el chorro de agua de la botella?
  2. Caída libre en la Tierra: ¿Qué pasará con el chorro de agua de la botella mientras cae libremente?
  3. Empujón hacia arriba (durante el empujón): ¿Qué pasará con el chorro de agua de la botella si le damos un empujón hacia arriba?

Actividad: El rayo láser en caída libre y en el espacio

Situación 1: Contenedor en caída libre en la Tierra

Considerá un contenedor transparente, sellado y sin ventanas. En una pared lateral se fija un puntero láser que apunta hacia la pared opuesta. Mientras el contenedor cae libremente, el puntero, el haz y la pared opuesta caen juntos con la misma aceleración. Para un observador dentro del contenedor, el haz recorre una línea recta y llega al mismo punto de la pared de enfrente, como si el contenedor estuviera en reposo.

Situación 2: Contenedor flotando en el espacio profundo (sin gravedad)

El mismo contenedor ahora flota en el espacio, lejos de cualquier masa, sin aceleración. Al encender el puntero láser, el haz también viaja en línea recta y alcanza el mismo punto de la pared opuesta. El observador interno ve el mismo comportamiento que en la situación de caída libre.

Conclusión

En ambas situaciones el rayo láser se observa indistinguible: traza una línea recta y llega al mismo punto de impacto. Esto ilustra el principio de equivalencia: localmente, un marco en caída libre es indistinguible de un marco inercial sin gravedad.

Espacio-tiempo curvo