Calculadora de contracción de longitud

Calcula la contracción relativista de la longitud a partir de la longitud propia y la velocidad relativa con la ecuación de la relatividad especial de Einstein.

Contracción relativista de la longitud
Introduce la longitud en reposo y una velocidad relativa al observador inferior a la velocidad de la luz.

Acerca de la contracción de longitud

La contracción de longitud es una consecuencia de la relatividad especial: un objeto que se mueve respecto a un observador se mide más corto en la dirección de su movimiento. La longitud propia del objeto, que suele representarse como L0, es la longitud medida en el sistema de referencia donde el objeto está en reposo. Un observador que ve el objeto moverse a una velocidad v mide L = L0 multiplicada por la raíz cuadrada de 1 menos el cociente entre v al cuadrado y c al cuadrado. Aquí, c es la velocidad de la luz en el vacío, exactamente 299,792,458 metros por segundo. El término de la raíz cuadrada es el inverso del factor de Lorentz y a veces se denomina factor de contracción. A velocidades habituales es extremadamente cercano a uno, por lo que los automóviles, los aviones e incluso las naves espaciales que viajan a velocidades alcanzables con la tecnología actual no presentan un acortamiento medible en la práctica. Al 80 por ciento de la velocidad de la luz, el factor es 0.6, lo que significa que un observador en reposo mide solo 60 metros en una nave espacial cuya longitud propia es de 100 metros. A medida que la velocidad se acerca a la de la luz, el factor tiende a cero, aunque un objeto con masa nunca puede alcanzar realmente la velocidad de la luz. La contracción ocurre únicamente en la dirección paralela al movimiento relativo. El ancho y la altura perpendiculares a la dirección de desplazamiento no cambian. Además, el efecto depende del sistema de referencia; no se trata de un aplastamiento físico del objeto. Los pasajeros que se desplazan con una nave espacial siguen midiendo su longitud propia habitual, mientras que un observador en la Tierra mide el valor contraído. A su vez, cada sistema de referencia determina de forma distinta qué sucesos lejanos ocurren simultáneamente. Esta relatividad de la simultaneidad es esencial para entender por qué las observaciones son coherentes entre sí. Usa esta calculadora con unidades SI compatibles: longitud propia en metros y velocidad en metros por segundo. El resultado se obtiene directamente en metros. Si la longitud está en kilómetros o centímetros, el valor numérico del factor de contracción sigue siendo el mismo, por lo que el resultado puede interpretarse en esa unidad de longitud original después de aplicar el factor. La calculadora rechaza velocidades iguales o superiores a la de la luz, ya que la ecuación dejaría de producir un resultado real para el sistema de referencia inercial de un objeto con masa. La contracción de longitud es importante en la física de aceleradores, el estudio de los rayos cósmicos y los experimentos mentales sobre viajes a gran velocidad. Las partículas inestables que se mueven rápidamente pueden recorrer distancias que parecerían imposibles sin los efectos relativistas, y las mismas observaciones pueden explicarse mediante la dilatación del tiempo en otro sistema de referencia. La calculadora ofrece tanto la longitud observada como el factor adimensional, lo que facilita comparar las dimensiones en reposo con las mediciones de un observador en movimiento relativo.

Ejemplos de contracción de longitud

Estos casos muestran cómo aumenta la contracción cuando la velocidad se acerca a la de la luz.

Datos de entradaLongitud observadaInterpretación
L0 = 10 m, v = 0 m/s10 mSin movimiento relativo, la longitud propia y la observada son iguales.
L0 = 10 m, v = 179,875,475 m/s8 mAl 60 por ciento de la velocidad de la luz, el factor de contracción es 0.8.
L0 = 100 m, v = 239,833,966.4 m/s60 mAl 80 por ciento de la velocidad de la luz, la longitud en movimiento es el 60 por ciento de su valor en reposo.

Cómo calcular la contracción de longitud

  1. Introduce la longitud propia medida en el sistema de referencia en reposo del objeto.
  2. Introduce la velocidad del objeto respecto al observador en metros por segundo.
  3. Selecciona Calcular longitud para aplicar la ecuación de contracción de Lorentz.
  4. Consulta la longitud contraída y compárala con la longitud propia usando el factor de longitud mostrado.

Preguntas frecuentes sobre la contracción de longitud

¿Qué es la longitud propia?

La longitud propia es la distancia entre los extremos de un objeto medida en el sistema de referencia donde está en reposo. Es la mayor longitud que se mide para ese objeto en la dirección del movimiento relativo.

¿Un objeto siente que se contrae?

No. Los observadores que viajan con el objeto miden su longitud propia habitual. La contracción solo aparece en las mediciones realizadas desde un sistema de referencia que se mueve respecto al objeto.

¿La contracción de longitud afecta a todas las dimensiones?

Solo afecta a la dimensión paralela a la velocidad relativa. En la relatividad especial, las dimensiones perpendiculares al movimiento no cambian.

¿Por qué la velocidad debe ser inferior a la de la luz?

Un objeto con masa no puede alcanzar ni superar la velocidad de la luz en un sistema de referencia inercial. Con valores superiores, la raíz cuadrada de la ecuación de contracción no sería un número real.

¿Se nota la contracción de longitud a velocidades cotidianas?

El efecto existe, pero es extraordinariamente pequeño porque las velocidades cotidianas son mínimas comparadas con la de la luz. Solo se vuelve significativo a velocidades relativistas.