Ejercicios FyQ

 Ejercicios Resueltos de Física Relativista

Una de las consecuencias de la «teoría especial de la relatividad» es que el tiempo se dilata para un observador en reposo con respecto a otro en movimiento. La paradoja de los gemelos ilustra esta consecuencia. Si suponemos que uno de los gemelos viaja durante un año en un dispositivo capaz de alcanzar una velocidad del 98 \% de la velocidad de la luz, ¿qué tiempo habrá esperado el otro gemelo en la Tierra a que vuelva?


Calcula la distancia recorrida por una partícula de 100\ \mu g de masa que es acelerada desde el reposo hasta una velocidad de 0.91c debido a la aplicación de una fuerza constante de 1 MN.


Un electrón relativista ha llegado a adquirir una energía cinética equivalente a la energía de un fotón de 5\cdot 10^{-12}\ m de longitud de onda en el vacío. Calcula:

a) La energía cinética del electrón, en eV.

b) La velocidad del electrón.

Datos: e = 1.6\cdot 10^{-19}\ C ; h = 6.63\cdot 10^{-34}\ J\cdot s ; c= 3\cdot 10^8\ m\cdot s^{-1} ; m_e = 9.1\cdot 10^{-31}\ kg.


Una persona se encuentra 15 m por encima de otra cuando lanza hacia arriba un objeto con velocidad inicial v_0. ¿Cuál es la ecuación de transformación que permite conocer la posición del objeto en cualquier instante para cualquiera de los dos observadores?


¿Para qué velocidad la cantidad de movimiento relativista de una partícula es 75\ \% mayor que el resultado obtenido a partir de la cantidad de movimiento newtoniana?


Un electrón se acelera hasta alcanzar una velocidad 0.7 c. Calcula el valor de la energía cinética en la Mecánica Clásica y el que corresponde a la Mecánica Relativista. (Datos: m_e  = 9.1\cdot 10^{-31}\ kg ; c  = 3\cdot 10^8\ \textstyle{m\over s})


Un alambre de 0.80 m de longitud se mueve con velocidad 0.85 c a lo largo del eje OX con respecto a un observador en reposo. ¿Qué longitud mediría ese observador?


Una nave espacial cuya masa en reposo es de 5 000 kg acelera hasta una velocidad igual a «0.9 c». Calcula el incremento de masa de la nave y la energía que se le ha suministrado.


Un operario se encarga de medir la longitud de la pista de despegue que utiliza la NASA para enviar naves al espacio exterior obteniendo una distancia de 3 000 m:

a) ¿Cuál es la medida de la pista que mide un astronauta que se encuentra viajando cerca de la tierra con una rapidez de 1.6\cdot 10^8\ \textstyle{m\over s}?

b) ¿Cuánto es el intervalo de tiempo que se demora en la medida de extremo a extremo de la pista?

c) ¿Qué sucede si la nave se queda estática para la medición de la pista?


Una partícula de 1 mg de masa es acelerada desde el reposo hasta que alcanza una velocidad v = 0.6 c, siendo «c» la velocidad de la luz en el vacío. Determina:

a) La masa de la partícula cuando se mueve a la velocidad v.

b) La energía que ha sido necesario suministrar a la partícula para que esta alcance dicha velocidad v.

Dato: c=3\cdot 10^8\ m\cdot s^{-1}


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