Del mismo modo que se sabe, los postulados de Einstein nos obligan a redefinir ciertos conceptos de la física clásica, De este modo tal como la masa y la energía. Tomemos, por servirnos de un ejemplo, la inédita masa relativista que se mueve a velocidades próximas a la de la luz. No tiene un valor constante, Sino más bien más bien que varía Conforme su velocidad. Aunque, a velocidades pequeñas –comparadas con las de la luz–, se comporta En este sentido tal como la masa clásica y vuelve a tener un valor constante. Esta masa relativista También tiene que permanecer los postulados de Einstein: no puede adquirir una velocidad más grande que la de la luz. Para ello se tiene que hacer muy grande, infinita, Cuando su velocidad se acerca a la de la luz. Al hacerse infinita la masa, ninguna fuerza finita va a poder acelerarla para superar la velocidad de la luz. Sin embargo, ¿cuál es la energía cinética de una partícula relativista? ¿La misma que la clásica, considerando la masa relativista? No es tan sencillo. En este sentido como dijimos en el artículo previa, los postulados de Einstein nos llevan a redefinir los conceptos clásicos, Al idéntico que masa y energía, Pero se mantienen los comienzos y leyes de la física. Calcularemos la energía cinética relativista, Ek, A partir de la definición clásica de la energía cinética, que nos afirma que es la ganancia de energía de la partícula debida al trabajo hecho por una obliga externa que desencadena un recambio en su velocidad, esto es conocido De esta forma tal y como “teorema de las fuerzas vivas”. El resultado nos da: Ek = mc² – m₀c² Esta fórmula nos recuerda a la conocida relación de Einstein. Aquí m es la masa relativista, c la velocidad de la luz, y m₀ es esa masa constante de la que hablábamos Ya antes, denominada masa en reposo, pues es la que tiene la partícula en el horario su velocidad se hace cero (o bien muy pequeña comparada con la de la luz De exactamente la misma forma que en física clásica). Si observamos otra vez la fórmula, vemos que Cuando la velocidad se haga cero, la masa relativista va a ser similar a la masa en reposo y por consiguiente la energía cinética va a ser cero, lo que era de aguardar. La cantidad constante E₀ = m₀ c² , tiene unidades de energía y De ahí que se le denomina energía en reposo, que es la energía que toda partícula tiene por el hecho de contar masa en reposo. Para velocidades futuras a la velocidad de la luz, la energía cinética relativista se hace infinita Al similar que la masa relativista. La energía total relativista de una partícula va a ser la suma de la energía cinética, a causa a que se está moviendo, más la energía en reposo obteniendo: E = mc² Esta sí que es la famosa relación de Einstein. Esta expresión apunta que la masa y la energía relativistas son equivalentes, Porque solamente están multiplicadas por una constante c². Esto significa que una ganancia en masa relativista sería equivalente a una ganancia en energía y viceversa. El fin de nuestro sol
Para comprender mejor esto, podemos poner un ejemplo sencillo. Vamos a suponer que la energía luminosa que nos da una bombilla incandescente proviene de la masa de su filamento. Gracias a la fórmula de Einstein podríamos apreciar qué pérdida de masa tiene este filamento Una vez que esta bombilla ha estado funcionando, por poner un ejemplo, un año entero. Si es que la bombilla es de 100 vatios, la energía emitida (y por ende perdida por la bombilla) A lo largo de un año es 3.15×10⁹ julios, que dividida por la velocidad de la luz al cuadrado nos está dando una pérdida de masa del filamento de 3.5×10⁻⁸ kilogramos. ¡Esta podría ser una buena estimación de la masa que pierde un filamento de una bombilla incandescente en un año! De exactamente la misma manera, podríamos notar el tiempo que va a vivir nuestro Sol. Podemos establecer un símil entre la bombilla incandescente y el astro rey. Si es que conocemos la energía que emite el Sol, Conforme la relación de Einstein podemos calcular su pérdida de masa. Si perdiera toda su masa, ese sería su fin. Se sabe que la potencia del Sol es aproximadamente de unos 4×10²⁶ vatios y su masa de unos 2×10³⁰ kilogramos. En consecuencia, multiplicando su masa por la velocidad de la luz al cuadrado tendremos su masa convertida en energía, que por la conservación de la masa y energía es el máximo de energía que podría emitir. Si creemos que la potencia del Sol es constante, el tiempo que tardaría en emitir toda esa energía sería el tiempo de vida máximo de nuestro Sol. O sea, si dividimos esa energía por la potencia que tiene nuestro Sol obtenemos su tiempo de vida máximo, que es idéntico a unos 1.42×10¹³ años. ¡Podemos dormir tranquilos! Manuel D. Barriga-Carrasco es Profesor del Área de Mecánica de Fluidos de el colegio Técnica Superior de Ingenieros Industriales, Universidad de Castilla-La Mancha Este artículo se dirigió publicado originalmente en The Conversation <img src=”https://counter.theconversation.com/content/131984/count.gif?distributor=republish-lightbox-advanced” alt=”The Conversation” width=”1″ height=”1″ style=”border: none !important; box-shadow: none !important; margin: 0 !important; max-height: 1px !important; max-width: 1px !important; min-height: 1px !important; min-width: 1px !important; opacity: 0 !important; outline: none !important; padding: 0 !important; text-shadow: none !important” />