La Física y el cuento

(Física y Literatura no están reñidas.

Por eso un cuento puede ayudar a comprender algunos conceptos físicos)

-------------------------------------------------------

 

Los gemelos Pisi y Sape y el "Tren 17"

 

Los gemelos Pisi y Sape han tenido que estar un día separados  porque Pisi ha debido hacer un viaje a un lugar próximo. Pero como hoy regresa su hermano ha ido a esperarle a la estación. Un lugar desconocido para los dos porque no lo han visitado nunca. Y cuando ha llegado al lugar se ha encontrado con varias cosas curiosas.

La primera es que la estación se llama "Estación DIECISIETE" porque es la cabecera de una línea en la que las distancias se cuentan en hectómetros, pero solo aparecen en las vías aquellos que son múltiplos enteros del número 17. Y la segunda cosa extraña es que cuando los trenes que se acercan a la estación llegan al hectómetro 51 lanzan un sonoro estampido para advertir del lugar donde se hallan. Un estampido que se repite en los hectómetros 34 y 17 y en el cero, es decir cuando llegan.

De ello se entera Sape porque al lado del nombre del lugar hay un panel en el que se explica todo eso con detalle. Tras leerlo y tomar nota, presta enseguida atención a los ruidos avisadores cuando empiezan a sonar y anota los momentos en que se producen. Y dando por supuesto que se cumpla lo que se dice en el panel, también anota el lugar donde se halla el convoy.

Pisi viene en un departamentoararse porque Pisi ha debido hacer un viaje a un lugar pr cerrado porque se marea viendo el campo a través de la ventanilla y, como ignora las normas que ya conoce su hermano, no sabe donde está en ningún momento. Pero escucha también las detonaciones, que oye muy cerca en todos los casos y cree que en el mismo sitio, y apunta los momentos en que se producen.

Cuando se encuentra por fin con Sape cambian impresiones entre ellos. Y recordando la Física que están estudiando, concluyen que para el viajero todos los retumbos se han producido en el mismo lugar, el vagón en el que viaja, pero para Sape lo han hecho cada 17 hm. Lo que significa que la distancia entre los puntos donde ocurren los sucesos, intervalos espaciales entre esos sucesos, son diferentes para uno y otro observador.

 Para Pisi son nulos y para Sape son 1.700 m.

El problema se les complica cuando analizan los intervalos temporales, tiempo transcurrido entre un ruido y el siguiente. Para los dos todos han sido iguales, pero los del observador de la estación son menores que los del viajero, con una diferencia idéntica en todos los casos. Piensan que la causa es que el sonido tarda cierto tiempo en llegar a la estación. Y como quieren encontrar una explicación científica a lo acontecido se dedican a repasar sus recuerdos del viaje reviviéndolo. Comprueban que sus relojes señalan exactamente los dos la misma hora que coincide con la del reloj estacional.

 

Acceder  a la recreación que han realizado de su experiencia viajera

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Aviso 1

prime.jpg

De acuerdo con lo dicho en el panel, el primer aviso se produce en el instante y lugar que aparece a la izquierda para Pisi, aunque él no ve el hectómetro, y es escuchado por Sape en el momento que se ve a la derecha.

Continuar

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Aviso 2

pisi.jpg

El segundo aviso suena ahora cuando el vagón del viajero está en el hectómetro de la figura izquierda, que él también desconoce, y lo escucha el que está en la estación en el momento que se ve en la derecha.  

Continuar

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Aviso 3

pisi.jpg

Ocurre lo mismo con el tercer aviso cronometrado por cada uno de los observadores en los momentos y lugares que pueden descubrirse en las imágenes.  

Continuar

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Llegada

Llegada.jpg

Cuando el convoy llega a su destino el tiempo en que escuchan los dos hermanos el ruido, es el mismo pues están ya en el mismo lugar y ese lugar es conocido por ambos.

¿Existen relaciones matemáticas entre los intervalos temporales hallados por uno y otro? ¿De qué dependen esas relaciones? Buscar veloc.sonido

Buscarlas revisando datos anteriores y comprobarlas luego

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Conclusiones (1)

Para los casos (1) y (2) los instantes en que escuchan el ruido serán tP1 y tP2 para Pisi y tS1 y tS2 para Sape. Por ello los intervalos temporales serán ΔtP=tP2-tP1 y ΔtS=tS2-tS1 para uno y  otro. Pero la diferencia en los instantes de escucha tP1 y tS1 y tP2 y tS2  es el tiempo que ha tardado el sonido en ir desde la posición del tren al producirse el ruido, hasta la estación.

Si la velocidad del sonido es 340 m/s se cumple: Para el (1)  

tP1-tS1=L1/340  tP1=tS1+L1/340 y para el (2):  tP2-tS2=L2/340  tP2=tS2+L2/340

En consecuencia restando tP2 y tP1    (ΔtP)=(ΔtS)+(L1-L2)/340       (1)

Si se considera v la velocidad del tren, en el tiempo ΔtP ha recorrido un camino L1-L2 por lo que L1-L2=v*ΔtP con lo que (1) se escribirá:

 

(ΔtP)=(ΔtS)+((v*ΔtP)/340)  o  (ΔtP)-((v*(ΔtP))/340)=ΔtS  o ΔtS=(ΔtP)*(1-(v/340))

Generalizando para otros casos, si Δt es el intervalo temporal en un sistema S inmóvil e Δt el intervalo en el sistema S' que se mueve respecto al S a velocidad constante u, siendo v la velocidad de la señal también constante, la relación de intervalos temporales viene dada por:

Δt=(Δt)*(1-(u/v))    (2)

Comprobar la validez de la relación obtenida con los otros datos y luego Concluir

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Conclusiones (2)

Si u es mucho menor que v, u/v tiende a cero. Por ello será mejor usar la luz que el sonido. Pero se recuerda que la luz solar tarda en llegar a la Tierra ocho minutos y la de la estrella más cercana más de cuatro años. Un observador de un lejano lugar del universo obtendrá valores numéricos distintos que los de un terráqueo para los intervalos temporales y espaciales del mismo suceso. ¿Cuál es el marco ideal?

No hay duda que sería aquel que estuviera realmente inmóvil, que se llamaría absoluto porque los valores obtenidos desde él serían los auténticos. Pero eso provoca otra pregunta: ¿Existe ese marco?

Hasta el momento no se tienen noticias de que exista y por tanto el valor de cada medida dependerá del marco de referencia usado y todos los marcos serán relativos.

Así que Pisi y Sape llegan a la conclusión de que siempre es fundamental definir el marco de referencia utilizado. Y también se dan cuenta de que con frecuencia en la vida ordinaria, aunque no se tenga conciencia de ello, si no se dice lo contrario los valores utilizados generalmente se obtienen usando el marco  de referencia Tierra.

 

Si se quiere leer de nuevo el cuento pulsar en cuento

Y desde Estudiar Física  se entra en la página inicial de esta Web.