Autor: Hernán FerrariResponsable
disciplinar: Silvia BlausteinÁrea
disciplinar: FísicaTemática: Teoría
de la relatividadNivel: Secundario, ciclo
básicoSecuencia didáctica elaborada por Educ.ar
Propósitos generales
Promover el uso de los equipos portátiles en el proceso
de enseñanza y aprendizaje.
Promover el trabajo en red y colaborativo, la discusión y el
intercambio entre pares, la realización en conjunto de la propuesta, la
autonomía de los alumnos y el rol del docente como orientador y
facilitador del trabajo.
Estimular la
búsqueda y selección crítica de información proveniente de diferentes
soportes, la evaluación y validación, el procesamiento, la
jerarquización, la crítica y la interpretación.
Introducción a las actividades
Cuando
se consideran dos observadores con un movimiento relativo entre ellos,
el tiempo y las posiciones medidas por estos
observadores entre dos eventos no coinciden, y la diferencia depende del
estado de
movimiento relativo entre ambos. De esta forma, en la teoría de la
relatividad, las medidas de tiempo y espacio son relativas y no
absolutas, ya que dependen del estado de movimiento del observador.
Objetivo de las actividades
Que
los alumnos analicen el experimento entre dos observadores con
movimiento relativo para explicar la contracción de Fitzgerald y la
dilatación del tiempo según la teoría de la relatividad.
En el video se muestra un experimento imaginario en el que dos
observadores se mueven uno respecto del otro. En el instante en que se
encuentran enfrentados se emite un destello de luz. ¿Cómo creen ambos
observadores estar
situados respecto de la propagación del destello?
¿Qué experimento adicional realizan los observadores con detectores de
luz? ¿Cómo ve el observador, en reposo respecto de la Tierra, los
indicadores de los detectores del observador en movimiento? Por otra
parte, ¿qué es lo que observa el que está en movimiento?
¿En que están de acuerdo y en qué no respecto del resultado del
experimento?
¿Qué sucede con el tiempo y la distancia cuando un observador está
en movimiento respecto de otro?
¿Cómo deben ser las leyes de la física para un observador fijo o
uno que se mueva con MRU?
En el experimento, ¿qué utilizan los observadores como reloj para
medir el tiempo?
¿Qué trayectoria recorre el haz de luz entre dos intervalos de tiempo
para el observador en movimiento? ¿Y para el observador en reposo?
¿Cómo ve el funcionamiento del reloj en movimiento el observador en
reposo respecto de su reloj?
Relacionen los
espacios recorridos por la luz de cada reloj y la distancia que
recorre
el reloj en movimiento para construir un triángulo rectángulo que
relacione los espacios recorridos. Obtengan una captura de pantalla
para ilustrar esta relación entre los espacios recorridos.
¿Cuál es la transformación de Lorentz que se obtiene de relacionar
los
espacios recorridos por los relojes? Expresen la relación entre los
tiempos medidos por el observador en reposo y el que se encuentra en
movimiento.
¿Cómo ve el tiempo y las longitudes del observador en movimiento un
observador en reposo?
¿Cómo se relacionan las posiciones entre dos sistemas que se
mueven,
uno respecto del otro con velocidad constante, según la transformación
de Galileo? ¿Cómo se relacionan las posiciones según la transformación
de Lorentz?
¿Cómo se relacionan los tiempos
entre dos sistemas que se mueven, uno respecto del otro con velocidad
constante, según la transformación de Galileo? ¿Cómo se relacionan los
tiempos según la transformación de Lorentz?
b. Realicen un informe con el programa Write
de sus equipos portátiles que
incluya las distintas respuestas de la actividad y las conclusiones a
las que hayan arribado.
¿Qué dos postulados propone Einstein en 1905 para desarrollar su
teoría
de la relatividad? ¿Qué ecuaciones deduce Einstein al suponer
solamente
esos dos postulados y cuál es el concepto fundamental que esto
conlleva?
¿De qué manera considera Einstein el tiempo en relación con la
posición? ¿Cómo se explica el experimento de los dos observadores al
graficar cómo varían las posiciones y el tiempo para cada uno de
ellos?
Obtengan capturas de pantalla del video para ayudarse en su
explicación.
¿Cómo son las trayectorias del observador quieto y del que se mueve en
el sistema de referencia del observador quieto, en un gráfico que
considera la posición y el tiempo? Por su parte, ¿cómo son las
trayectorias descritas por el observador móvil desde su sistema de
referencia?
¿Qué figura geométrica describe
un haz de luz en un gráfico que considera el tiempo como una
coordenada
adicional? ¿Cómo se explica el experimento de los receptores de luz y,
con este, la relatividad del tiempo con estos gráficos?
¿Cómo son los planos que representan un mismo instante de tiempo
para el observador quieto y para el observador que se mueve?
¿Qué sucede con el cono de luz al pasar del diagrama espacio-tiempo
del observador quieto al del observador en movimiento?
¿Cómo se explica en el video la contracción de las longitudes y la
dilatación del tiempo, con los diagramas de espacio tiempo de cada
observador? Ayúdense con capturas de pantalla que expliquen estos
fenómenos.
b. Realicen un informe con el programa Write de
sus equipos portátiles que incluya las distintas respuestas de la
actividad y las conclusiones a las que hayan arribado.