Principio de equivalencia

El principio de equivalencia es la ley fundamental de la física que establece que las fuerzas gravitacionales e inerciales son de naturaleza parecida y, a menudo, indistinguibles. Este es un principio físico de la relatividad general y de otras teorías diferentes relacionadas con la métrica de la gravedad. Este principio es considerado como una curiosidad de la naturaleza, que pareciera obvio pero que al final encierra un profundo misterio.

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Relatividad general

¿Qué es el principio de equivalencia?

El principio de equivalencia es un principio que nos dice que la gravedad puede acelerar los objetos de una igual forma, sin importar el valor que éstos tengan en sus masas o de los materiales de los que estén formados.

En qué consiste

El principio de equivalencia consiste en un principio fundamental que nos dice que es indistinguible un sistema de campo gravitatorio de un sistema de referencia no inercial acelerado. La idea principal del principio de equivalencia de la Relatividad General es la equiparación que existe entre aceleración y gravedad. En palabras más sencillas, entre más masa posee un cuerpo, la tierra se encarga de atraerlo con una fuerza mayor, y por esta razón pesa más y es más difícil de mover. Esta relación que se da entre lo más pesado es lo que llamamos principio de equivalencia.

Quién propuso el principio de equivalencia

Este principio se remonta al libro escrito por el reconocido Galileo Galilei llamado Diálogos sobre las dos nuevas ciencias, en la cual se encarga de hacer una narración luego de varios experimentos con diferentes materiales, llegando a la conclusión de que un medio que no tuviera resistencia caían en la misma aceleración.

Antecedentes

El antecedente principal del principio de equivalencia se dio en el año 1905 elaborado por Einstein. En este principio se planteaba la equivalencia de los sistemas de tipo inercial con el objetivo de poder formular las leyes físicas teniendo siempre la duda de si la equivalencia podría cumplirse para sistemas con diferentes coordenadas. Debido a la necesidad de poder incluir los sistemas de referencia acelerado, Einstein empezó a incluir sus diferentes trabajos en los sistemas de referencia acelerados por medio del principio de equivalencia, en el cual afirmaba que los sistemas de referencia acelerados eran localmente inerciales.

Historia

En el año 1906 Albert Einstein empezó a desarrollar el principio de equivalencia con respecto a la masa gravitatoria y la masa inerte. Los cálculos que habían sido realizados por él mostraban la forma en la que los objetos que tenían diferentes energías caerían con un tipo de aceleración diferente, lo que contradecía completamente el Principio de Galileo, que afirmaba la igualdad de la masa gravitatoria y la inerte. Einstein no creía en la forma en que Newton explicaba la ley de Galileo, porque únicamente utilizaba el concepto de masa en dos sentidos, uno de ellos era como causa y medida del campo gravitatorio en el cuerpo, la otra se refería a la resistencia del cuerpo a la aceleración que le impone una fuerza cualquiera exterior.

De esta forma, Newton introducía la igualdad de la masa gravitatoria y la inerte para representar una coincidencia numérica de forma accidental. El Principio de Relatividad Especial sustituyó entonces al Principio de Relatividad de Galileo, pero aun así se necesitaba una teoría relativista de la gravitación. Einstein introdujo su principio de equivalencia entre la Gravitación y la Inercia de los cuerpos, para que en 1913, luego de establecer que un campo gravitatorio se identificaba con el conjunto de las 10 componentes del tensor métrico de un espacio-tiempo de Riemann.

Con el principio de equivalencia de Einstein transformaba la ley de transformación de coordenadas en algo fundamental, en el punto más importante de la relatividad, y no en un simple accidente numérico.

Explicación del principio de equivalencia

Este principio básicamente afirma que en un sistema que se encuentra dentro de un campo gravitacional, se puede llega a distinguir con mucha facilidad el sistema de referencia no inercial acelerado luego de que se ha fijado un acontecimiento determinado que ha sucedido de forma instantánea o que tiene una naturaleza puntual en el seno de un campo gravitatorio. Nos dice que este acontecimiento que sucede no puede ser descrito por un observador que esté colocado en el punto como si se estuviera moviendo con libertad.

Fórmula

Su fórmula es la siguientes:

F = m _in a

Fórmula en la cual la masa inercial es la resistencia que tiene un cuerpo a ser acelerado.

Consecuencias del principio de equivalencia

Las consecuencias de dicho principio son:

• Movimiento a lo largo de geodésicas que permite la distribución de la energía.
• La anulación puntual del campo gravitatorio.
• Lagrangiano del campo gravitatorio.

Importancia

Por medio del principio de equivalencia se logró entender la energía relativista E para representar la energía total, se logró conocer la energía total que tiene una partícula en reposo y los principios de conservación de la masa y de la energía.