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Principio de equivalencia

1907
  • Albert Einstein
Laboratorio moderno que demuestra el principio de equivalencia con un objeto en caída libre en una cámara de vacío.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

El principio de equivalencia es una piedra angular de la relatividad general. Postula que los efectos de un campo gravitacional uniforme son indistinguibles de los efectos de una aceleración uniforme. Esto significa que un observador en un ascensor sin ventanas y en caída libre experimenta ingravidez, al igual que un observador en el espacio profundo, lejos de cualquier fuente gravitacional, lo que constituye la base conceptual de la gravedad como fenómeno geométrico.

El principio de equivalencia existe en varias versiones. El principio de equivalencia débil establece que la trayectoria de una masa puntual en un campo gravitatorio depende únicamente de su posición y velocidad iniciales, no de su composición. Esta es la versión moderna de la observación de Galileo de que todos los objetos caen a la misma velocidad. El principio de equivalencia de Einstein lo amplía, afirmando que el resultado de cualquier experimento local no gravitatorio en un sistema de referencia en caída libre es independiente de la velocidad y la posición de dicho sistema en el espacio-tiempo. Finalmente, el principio de equivalencia fuerte incluye los propios experimentos gravitatorios, postulando que el movimiento gravitatorio de un pequeño cuerpo de prueba depende únicamente de su posición y velocidad iniciales, no de su constitución.

Este principio fue la idea crucial de Einstein que unió la relatividad especial y la general. Le permitió generalizar el principio de relatividad para incluir sistemas de referencia acelerados, que luego equiparó con campos gravitatorios. El famoso experimento mental de un observador en un ascensor lo ilustra: si el ascensor acelera hacia arriba en el espacio vacío, el observador siente una fuerza hacia abajo idéntica a la gravedad. Por el contrario, si el ascensor está en caída libre, todo en su interior carece de peso. Esta equivalencia implica que la gravedad no es una fuerza que se propaga por el espacio, sino una manifestación de la curvatura del espacio-tiempo. Las trayectorias que siguen los objetos bajo la acción de la gravedad no se deben a una fuerza, sino que son las trayectorias más rectas posibles (geodésicas) a través de un espacio-tiempo curvo, una ruptura radical con el concepto newtoniano.

UNESCO Nomenclature: 2211
- Relatividad

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Revolucionario

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Los experimentos de Galileo sobre cuerpos en caída libre
  • Newton’s law of universal gravitation (and the implicit equality of inertial and gravitational mass)
  • Relatividad especial

Aplicaciones

  • Fundación para la interpretación geométrica de la gravedad
  • sustenta toda la teoría de la relatividad general
  • Informa el diseño de sistemas de navegación inercial
  • utilizado en el entrenamiento de astronautas para la ingravidez

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

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Relacionado con: principio de equivalencia, relatividad general, gravedad, aceleración, espacio-tiempo, masa inercial, masa gravitacional, caída libre.

Contexto histórico

Principio de equivalencia

1900
1902
1902
1907
1909
1910
1911-04-08
1900
1900-12-14
1902
1904
1907
1909
1910
1912

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

Invención, innovación y principios técnicos relacionados.

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