Ciencia: Digamos que yo y mi amigo sostenemos una gigantesca cuerda larga (mientras el amigo está en el planeta Plutón), y cuando él tira de la cuerda, ¿sentiría eso inmediatamente?

Answer 1

Al aire libre

Hay algunos problemas prácticos con la idea de una cuerda para Júpiter, pero la pregunta no formulada aquí puede ser si puede engañar a la relatividad utilizando un dispositivo mecánico para hacer que algo suceda instantáneamente en una gran distancia.

Para nosotros, una cuerda es una “cosa”. Tiene dos extremos y un tejido continuo en el medio. Pero si hace zoom en la cuerda, verá fibras individuales y, en última instancia (suponiendo un instrumento que puede mostrar un detalle extremo) moléculas, átomos e incluso la materia de la que están compuestos los átomos: electrones, neutrones y protones. Me detendré de desarmar esas partículas. Eso es suficiente detalle para hacer mi punto.

Cada una de las partículas fundamentales que forman una cuerda están unidas por fuerzas electromagnéticas. Hay mucho espacio entre cada partícula. De hecho, incluso las partículas son más espacio que sólidas debido a su naturaleza mecánica cuántica.

La fuerza se transmite de un extremo de la cuerda a la otra como un impulso, una onda, que viaja de un extremo de la cuerda a la otra. Esto es de naturaleza mecánica y ocurre a una velocidad que siempre es mucho menor que la velocidad de la luz, más cercana a la velocidad del sonido.

¿La respuesta a tu pregunta? No. No lo sentirías de inmediato. Tendrías que esperar bastante tiempo. Trae tu almuerzo.

Answer 2

Incluso si tuviéramos que idealizar este problema de modo que el único factor involucrado en el problema sea la atracción ejercida por la persona en el otro extremo, la respuesta sigue siendo un no.
La razón detrás de esto es las propiedades materiales de la cuerda. Cuando se ejerce un tirón en un extremo, se crea una tensión de tracción dentro de la cuerda. La medida de la “tensión” o la extensión lineal de la cuerda que esto produce se encuentra con la ayuda del Módulo de Young (en un caso simplificado de 1 D), donde
[math] Y = (Stress) / (Strain) [/ math].
Por lo tanto, el Módulo de Young realmente mide indirectamente la transmisión de un ‘tirón’ en la cuerda. Ahora, si uno donde transmitir el tirón instantáneamente, entonces la tensión debería ser cero, en cuyo caso el Módulo de Young de la cuerda tendría que ser infinito (ya que la tensión no es cero), lo que es físicamente imposible.
Otra forma de analizar el problema es tratar el tirón como un pulso longitudinal. Esperemos que estés familiarizado con el concepto de ondas longitudinales. Si no, imagina un resorte empujado en un extremo. Agregaré un enlace a un video que muestre lo mismo en la parte inferior. De todos modos, la velocidad de un impulso longitudinal transmitido en la cuerda viene dada por:
[math] v = \ sqrt {(F / \ mu)} [/ math], donde [math] v, F, \ mu [/ math] son, respectivamente, la velocidad del ‘remolcador’, la dureza del tire de la cuerda y la masa de la cuerda presente por 1 metro de cuerda. Ahora, si desea que el remolcador transmita instantáneamente, entonces la velocidad del remolcador debe tender a infinito. Esto solo es posible si la fuerza o el “tirón” de la cuerda desde un extremo es de magnitud infinita, o si la cuerda tiene una masa cero, cualquiera de los cuales en realidad es imposible.

Así que incluso en términos de mecánica clásica (que no tiene en cuenta el límite de velocidad relativista), la transmisión instantánea del tirón a cualquier distancia apreciable es físicamente imposible.

(Los derechos de video pertenecen a Dan Russell)

Answer 3

No, sentirías el tirón antes de mano.

¿Por qué?

Porque la cuerda es mágica. Esa es la única forma en la que podrías producir una cuerda así en primer lugar … Y si vas a hacer una cuerda mágica, ¿por qué no ir hasta el final? (Voy a discutir esto más hacia el final.)

En serio, mi hijo de 14 años hizo este experimento para la clase de ciencias. Pues no este exacto experimento. Midió la frecuencia del primer armónico de la cuerda de su guitarra cuando se mantuvo en diferentes longitudes y mostró que coincidía con una onda de velocidad constante predicha.

Esto ya que para esto fue descubierto por primera vez en el siglo XV. La ecuación es simplemente:

[math] v = \ lambda {f} [/ math]

Donde [math] v [/ math] es la velocidad de la onda a través de la cadena, [math] \ lambda [/ math] es la longitud de onda, y [math] f [/ math] es la frecuencia.

Para el registro, su experimento resultó en que todos los puntos de datos aterrizaran precisamente en la línea. El único error fue la precisión de medio milímetro de la longitud de la cadena de medición. Así que puede estar seguro de que mi hijo ha demostrado que el imbécil no transmitirá instantáneamente a través de una cuerda hecha de material real.

En cuanto a las cuerdas mágicas, ese es un tema completamente diferente.

Por cierto Si estás interesado en aprender más te sugiero el siguiente enlace:

Cuerdas de guitarra y ondas longitudinales.

Este es uno de los muchos enlaces que encontró cuando estaba escribiendo sus resultados …

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Cuerda magica

En realidad, hay un diseño para una cuerda mágica que al menos no puedo refutar como posible. Eso sería un cilindro Tipler. Hawkings afirma que esto es imposible de construir, pero la razón por la cual no se acepta ampliamente …

Como puede ver, de alguna manera es más como un pequeño agujero de gusano. Permitiría viajes en el tiempo y el espacio …

Otra alternativa más simple sería el tubo de Krasnikov . En una cáscara de nuez, un Krasnikov es un tipo especial de agujeros de gusano conectados. Esto no sería una cuerda mágica, pero podría pasarla a través de ella … Si se hace en el bucle del tipo adecuado, es posible que incluso tenga el efecto mágico de la causa antes del efecto.

Answer 4

No, si la cuerda fuera completamente rígida, la tracción viajaría a la velocidad de la luz para que la sintieras un par de horas más tarde. En la práctica, hay tanta falta de rigidez en una cuerda que tendrías que tirar mucho y viajaría a una velocidad mucho más lenta antes de que notaras algo.

La velocidad de la luz se llamaría más apropiadamente la velocidad de la causa y cualquier cosa que hagas no puede afectar a nadie a tu alrededor de manera inmediata y específicamente no más rápida que esa velocidad. La luz que está formada por fotones sin masa debe viajar a la misma velocidad o, de lo contrario, no existiría.

Además, cuando digo velocidad de la luz aquí, no me refiero a la velocidad de la luz en el vacío, que es la velocidad más rápida que existe, me refiero a la velocidad de la luz en la cuerda, que suele ser una velocidad más lenta, pero dentro de la cuerda sigue siendo la más rápida Velocidad que puedes tener en esa cuerda.