Calculadora de la paradoja de la pértiga y el granero

Explora la contracción de longitudes en relatividad especial y compara la pértiga y el granero desde ambos sistemas inerciales.

Datos de longitudes relativistas
Introduce las longitudes propias y la velocidad relativa como fracción de la velocidad de la luz.

Acerca de la paradoja de la pértiga y el granero

La paradoja de la pértiga y el granero es un experimento mental que muestra por qué no se puede entender la contracción de longitudes sin la relatividad de la simultaneidad. Imagina una pértiga cuya longitud propia supera la de un granero. La pértiga se mueve hacia él a una fracción considerable de la velocidad de la luz. Un observador en reposo respecto al granero mide una pértiga contraída, de modo que, a suficiente velocidad, toda ella puede quedar entre las puertas en un instante de ese marco. El factor de Lorentz, llamado habitualmente gamma, es uno dividido por la raíz cuadrada de uno menos la velocidad al cuadrado, cuando la velocidad se expresa como fracción de la velocidad de la luz. La longitud medida de un objeto en movimiento en la dirección de avance es su longitud propia dividida por gamma. Por eso, la calculadora contrae la pértiga en el marco del granero y, por separado, el granero en el marco de la pértiga. Solo se contrae el objeto que se mueve respecto al marco elegido. Desde la perspectiva de la pértiga, el granero es aún más corto que en reposo, por lo que parece imposible que quepa. No hay contradicción: los dos observadores discrepan sobre qué sucesos separados espacialmente son simultáneos. En el marco del granero, cerrar ambas puertas a la vez puede encerrar brevemente la pértiga contraída. En el de la pértiga, la puerta delantera se cierra y vuelve a abrir antes de que se cierre la trasera. Ninguna señal ni influencia física debe viajar más rápido que la luz, y todos los observadores coinciden en el orden causal de los sucesos que pueden influirse entre sí. Esta calculadora muestra longitudes geométricas en ambos marcos, pero no simula fuerzas de las puertas ni aceleraciones. Si una puerta golpeara una pértiga real, el esfuerzo se transmitiría a la velocidad finita del sonido en el material, no instantáneamente. Cambiar de marco durante una aceleración exige un análisis adicional. La paradoja clásica supone movimiento inercial idealizado y sucesos de las puertas cronometrados con precisión para aislar la idea central. Usa longitudes propias medidas en el marco de reposo de cada objeto e introduce beta, la velocidad dividida por la velocidad de la luz, no metros por segundo. Los valores próximos a uno producen factores de Lorentz grandes y una contracción intensa. La afirmación de que cabe solo se refiere a una instantánea simultánea en el marco del granero; no implica que ambos marcos coincidan en un encierro simultáneo. Esa distinción resuelve la aparente paradoja.

Ejemplos de la paradoja de la pértiga y el granero

Los ejemplos comparan las longitudes propias a distintas velocidades relativistas.

Longitudes en reposo y velocidadLongitudes según el marcoResultado en el marco del granero
Pértiga 20 m, granero 10 m, velocidad 0.9cGamma 2.2942; pértiga 8.7178 m; granero 4.3589 mLa pértiga cabe en una instantánea simultánea del marco del granero.
Pértiga 20 m, granero 10 m, velocidad 0.6cGamma 1.25; pértiga 16 m; granero 8 mLa pértiga sigue siendo más larga que el granero en el marco de este.
Pértiga 12 m, granero 10 m, velocidad 0.8cGamma 1.6667; pértiga 7.2 m; granero 6 mLa pértiga contraída cabe, mientras su marco observa un granero contraído.

Cómo usar la calculadora de la paradoja

  1. Introduce la longitud de la pértiga medida en reposo.
  2. Introduce la longitud del granero medida en reposo.
  3. Introduce la velocidad relativa como fracción decimal de la velocidad de la luz, por ejemplo 0.9.
  4. Selecciona Calcular longitudes relativistas y compara las longitudes de ambos marcos.
  5. Interpreta que cabe únicamente como una situación simultánea en el marco del granero.

Preguntas frecuentes sobre la paradoja

¿La pértiga cabe realmente en el granero?

En el marco del granero, la pértiga en movimiento puede ser más corta que él en un instante. En el marco de la pértiga, los cierres de las puertas no son simultáneos, así que no hay un encierro simultáneo contradictorio.

¿Cuál de las longitudes medidas es la real?

La longitud propia se mide en el marco de reposo del objeto; los observadores en movimiento relativo miden una longitud contraída. Ambas mediciones son físicamente válidas en sus respectivos marcos.

¿Qué resuelve la aparente paradoja?

La relatividad de la simultaneidad. Los observadores en movimiento relativo discrepan sobre los tiempos de sucesos de las puertas separados espacialmente, aunque coinciden en las relaciones causales.

¿Por qué la velocidad debe ser menor que uno?

La entrada es beta, la velocidad dividida por la velocidad de la luz, y una pértiga con masa no puede alcanzar ni superar la velocidad de la luz. Con beta igual a uno, la fórmula del factor de Lorentz es singular.

¿Qué ocurre si una puerta golpea la pértiga?

El esfuerzo mecánico se propaga por la pértiga a una velocidad finita que depende del material. Una pértiga idealmente rígida no es físicamente posible, así que la dinámica de la colisión requiere un modelo más detallado.