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lunes, 28 de agosto de 2017

EL GPS Y LA TEORIA DE LA RELATIVIDAD


Me propongo incursionar en tres temas: tiempo, movimiento y medida. Va el primero

Tenemos la idea de que un segundo es un segundo y un metro es un metro, son inmutables;
sin embargo Einstein planteó que no es así, que eso es relativo.


Para quien quiera detenerse en el tema recomiendo un artículo, que yo creo interesante,
de la autoría de:  Eduardo Huerta, Carlos Galles, Andrés Greco y Aldo Mangiaterra
que fue publicado en:

-          Topografía y Cartografía, Revista del Ilustre Colegio Oficial de Ingenieros Técnicos en Topografía de España, año 2007, Vol. XXIV, Nº 140 Mayo-Junio
-          Revista de enseñanza de la física, año 2008, Vol. 21, Nº. 1.
Para acceder a El GPS y la teoría de la relatividadclic en el hipervínculo.

A continuación breves conceptos extractados de ese artículo

En GPS [hoy en GNSS], para determinar la posición de un punto es necesario medir los tiempos empleados por las señales emitidas por satélites en recorrer la distancia que los separa de un receptor estacionado sobre el punto.
Los relojes involucrados en las observaciones (de los satélites y del receptor) se mueven uno respecto de otros y están ubicados en puntos distintos del campo gravitatorio terrestre y por lo tanto es necesario considerar efectos relativistas.
La velocidad relativa entre el reloj del receptor y los relojes de los satélites, produce un efecto previsto por la relatividad especial (RE) que hace que los relojes de los satélites se atrasen respecto del reloj del receptor (o que disminuya su frecuencia).
Además, debido a que el potencial gravitatorio en los satélites es menor que en la superficie de la Tierra, se produce un efecto adicional previsto por la relatividad general (RG) que adelanta los relojes de los satélites respecto del reloj del receptor.
El efecto conjunto, teniendo en cuenta las alturas orbitales y la velocidad de los satélites hace que los relojes de los mismos vayan más rápido que cualquier reloj ubicado sobre la superficie terrestre.
La teoría de la relatividad restringida (TRR) y la teoría de la relatividad general (TRG) fueron presentadas por Albert Einstein en 1905 y 1916 respectivamente.
Parecía que ambas teorías iban a permanecer en el más recoleto ambiente académico y no se vislumbraba una aplicación difundida de ellas en la vida cotidiana. Esta situación cambió cuando fueron introducidos los relojes atómicos, los cuales permitieron la medida de intervalos de tiempo con una precisión hasta entonces inimaginable.
En el artículo que recomiendo se presentan los dos efectos relativísticos más importantes: el cambio de frecuencia de los relojes en movimiento (efecto típico de la TRR) y el cambio de frecuencia de los relojes en diferentes potenciales gravitatorios (efecto típico de la TRG).  Estas consideraciones al ser aplicadas al Sistema de Posicionamiento Global permiten salvar errores sistemáticos que, si se ignorasen, derivarían en una perturbación del orden de 11 km. diarios en la medición de la distancia satélite-receptor. Es decir harían inviable el posicionamiento satelital.

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