Esta es una muy buena pregunta, así que permítanme explicar por qué, en la relatividad general, la gravedad no está calificada como una fuerza.
¿Cómo se define una fuerza?
Una fuerza es algo que puede acelerar un cuerpo, o, cuando un cuerpo se acelera, decimos que hay una fuerza que actúa sobre él.
De la definición clásica anterior de fuerza, no debería haber confusión si una fuerza actúa sobre un cuerpo, ¿no? Pero el único problema es este,
¿Cómo sabemos si algo se está acelerando o no?
Por ejemplo, si está de pie en el suelo y ve que un autobús aumenta su velocidad hacia la derecha, entonces diría, “aha”, el autobús está acelerando, por lo tanto, hay una fuerza que actúa sobre el autobús.
Sin embargo, si observa desde la perspectiva de un pasajero de ese autobús, entonces él / ella no ve que su autobús se acelere. Diablos, ni siquiera ven su autobús para moverse. De hecho, podrían concluir que usted y toda la tierra están acelerando hacia atrás, y por lo tanto hay una fuerza que actúa sobre usted y la tierra hacia atrás.
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Entonces, ¿quién tiene razón y quién está equivocado? La respuesta puede parecer obvia, pero cuando la analices con cuidado te dejará sin aliento. La solución a esto depende del nivel de física que estés viendo. Así que vamos a verlos uno por uno
Mecánica newtoniana / física clásica: si está utilizando la mecánica newtoniana, así es como resolvemos el problema. Decimos, vamos a identificar la fuerza actuante.
Supongamos que elegimos su perspectiva (marco de referencia del suelo), entonces es la fuerza de fricción que actúa sobre las piernas de los pasajeros. También puede ver otro efecto de esta fuerza, causa un par de torsión en el pasajero, y el pasajero tiende a caerse, y no solo eso, el pasajero también “siente” la fuerza. En este ejemplo, el pasajero siente que está siendo empujado hacia atrás, porque sus piernas están siendo arrastradas hacia adelante (de modo que todos los pasajeros sienten una fuerza en la dirección opuesta a la aceleración, esto es muy importante recordar ) Entonces podemos decir: “Es la fuerza de fricción la que acelera a nuestro pasajero (y también al autobús)”
Ahora veamos el marco de referencia del Bus, tú (quien está parado en el suelo) y el suelo está acelerando hacia atrás. ¿Qué fuerza te está acelerando hacia atrás? ¿Es fricción? No, porque entonces deberías haberte derribado. Pero no solo eso, esta fuerza debe ser muy rara, que ni siquiera la sientes. Usted ve que sentimos los efectos de la fuerza, porque no se distribuye en todo nuestro cuerpo al mismo tiempo. Es por eso que ciertas partículas de nuestro cuerpo experimentan una aceleración y cambian la forma del cuerpo (y esto causa dolor y lo sientes, como cuando golpeo tu estómago). Por lo tanto, la naturaleza de la fuerza que actúa sobre usted (que está en el suelo) debe ser tal que esté perfectamente distribuida en todo su cuerpo, de modo que todas las partículas de su cuerpo obtengan la misma aceleración al mismo tiempo. Esta fuerza parece muy sospechosa, así que descartamos esta idea. Y por eso decimos, esta es una pseudo fuerza.
Por lo tanto, decimos que no hay ninguna fuerza real que actúe sobre ti y, por lo tanto, no estás acelerando. Así que en la mecánica newtoniana, podemos hablar de la verdadera aceleración. El pasajero está realmente acelerando hacia adelante y, por lo tanto, hay una fuerza real que actúa sobre él. El punto de vista de los pasajeros no es válido.
Por lo tanto, hablamos de dos tipos de marcos de referencia, inerciales (no aceleradores, como su marco de referencia) y No inerciales (aceleradores, como el marco de referencia de los pasajeros). Los marcos de referencia inerciales son los marcos estándar para verificar si algo se está acelerando o no. Este es el marco de referencia en el que funcionan las leyes de Newton de las fuerzas y la inercia.
Así que en la mecánica newtoniana, la caída de la manzana se está acelerando realmente hacia abajo. Porque ves que la manzana se acelera desde el suelo (que es inercial) y, por lo tanto, hay una fuerza que actúa sobre la manzana, y esta es la fuerza gravitatoria.
La gravedad es una fuerza!
El giro de Einstein / Relatividad general: Einstein ya ha tenido un gran impacto al introducir los conceptos de relatividad especial. Sin embargo, estos conceptos de relatividad especial solo están redactados en marcos de referencia inerciales. (Por eso se llama, especial). Para trabajar en marcos de referencia no inerciales, incluso aquí necesitamos utilizar el concepto de pseudo fuerza. Pero a Einstein no le gustó esa idea. No le gustó la idea de que ciertos marcos de referencia son “válidos” (inerciales) y otros no (inerciales)
Así que aquí está el giro. Echemos un vistazo a la manzana que cae con más cuidado. Decimos que se está acelerando porque lo estamos viendo desde el marco de referencia del terreno y estamos diciendo que es inercial. Pero espera, ¿no es la fuerza gravitatoria también rara? Me refiero a pensar en ello. La gravedad actúa en todas las partes del cuerpo al mismo tiempo, y hace que todas las partículas de la manzana se junten (al igual que usted y el suelo aparentemente se aceleran como se ve desde el marco de referencia del bus)
Einstein dijo: tal vez, solo tal vez, no es la manzana la que está acelerando, sino la tierra que realmente está acelerando. Tal vez los marcos que caen son inerciales , en el sentido de que no hay fuerza que actúe sobre ellos. Lo que consideramos una “fuerza gravitatoria” podría ser la pseudo fuerza que experimentan todos los pasajeros en el autobús, que es un artefacto de los pasajeros que aceleran hacia adelante. (Espero que tenga sentido?: P)
Esta es la esencia de la relatividad general. La manzana no está cayendo. Es nuestro terreno el que se está acelerando. Usted, sentado en la silla, está acelerando hacia arriba debido a la fuerza normal que actúa sobre usted. No voy a entrar demasiado en los detalles. Pero ahora podemos responder tu pregunta.
¿Por qué decimos que la gravedad no es una fuerza en la relatividad general? Porque las cosas que caen no se aceleran en absoluto. Y a partir de la definición de la fuerza, si Apple no está acelerando, no hay ninguna fuerza gravitatoria que actúe sobre ella.
Pero claro, usted podría comenzar a hacer preguntas más grandes, como, la tierra es una esfera, y entonces, ¿qué queremos decir con que se está acelerando hacia arriba y etc.? Estas preguntas pueden responderse asumiendo que nuestro espacio-tiempo es “curvo”. (La curvatura del espacio-tiempo no es como el estiramiento de una lámina de goma debido a una bola de bolos, es muy diferente de eso, y desafortunadamente no hay una visualización correcta para ello)
Espero haber respondido a tu pregunta!