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Propulsión solar

De Laplace

(Diferencias entre revisiones)
(Transformaciones de Lorentz)
(Transformaciones de Lorentz)
Línea 60: Línea 60:
<center><math>\Lambda^\mu_\nu = \begin{pmatrix}\gamma  & -\gamma v\\ -\gamma v  & \gamma\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}\cosh\phi & -\sinh\phi\\ -\sinh\phi & \cosh\phi\end{pmatrix}</math></center>
<center><math>\Lambda^\mu_\nu = \begin{pmatrix}\gamma  & -\gamma v\\ -\gamma v  & \gamma\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}\cosh\phi & -\sinh\phi\\ -\sinh\phi & \cosh\phi\end{pmatrix}</math></center>
-
La transformación de Lorentz inversa corresponde a cambiar <math>v</math> por <math>-v</math> (o <math>\phi\,</math> por <math>-\phi\,</math>)
+
La transformación de Lorentz inversa corresponde a cambiar <math>v</math> por <math>-v</math> (o <math>\phi\,</math> por <math>-\phi\,</math>).
===Efecto Doppler===
===Efecto Doppler===

Revisión de 21:30 19 feb 2010

Contenido

1 Introducción

2 Fundamentos

2.1 Partículas y cuadrivectores

La cantidad de movimiento energía de una partícula puede describirse por el cuadrivector

p^\mu=(\mathbf{p},E)

donde la parte espacial es la cantidad de movimiento ordinaria, y la parte temporal es la energía de la partícula. El módulo de este cuadrivector es el cuadrado de la masa en reposo de la partícula.

p^\mu p_\mu = E^2 - |\mathbf{p}|^2 = m^2

En este problema, en que todo ocurre en una sola dimensión, la parte espacial se reduce a una sola componente

p^\mu = (p,0,0,E)\,

por lo que podemos prescindir de la segunda y la tercera y escribir simplemente

p^\mu = (p,E)\,

con el módulo

p^\mu p_\mu = E^2-p^2 = m^2\,

2.2 Fotones

Los fotones individuales se pueden considerar como partículas de masa nula, por lo que el cuadrivector correspondiente será de la forma

p^\mu = (\mathbf{p},|\mathbf{p}|)\,

que, en el caso unidimensional se reduce a

p^\mu = (p,|p|)\,

De acuerdo con las relaciones de Einstein-de Broglie, la cantidad de movimiento y la energía de un fotón son proporcionales a su número de onda y a su frecuencia, respectivamente. En términos de los cuadrivectores

p^\mu = \hbar k^\mu   \Rightarrow   (\mathbf{p},E) = \hbar(\mathbf{k},\omega)

cumpliéndose la relación

0 = k^\mu k_\mu = \omega^2 - |\mathbf{k}|^2\,   \Rightarrow    \omega = |\mathbf{k}|\,

En el caso unidimensional, el cuadrivector número de onda será

k^\mu = (k,|k|)\,

2.3 Transformaciones de Lorentz

Una transformación de Lorentz en la dirección del eje X es de la forma

p'^\mu = \Lambda^\mu_\nu p^\nu

con

\Lambda^\mu_\nu = \begin{pmatrix}\gamma & 0 & 0 & -\gamma v\\ 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ -\gamma v & 0 & 0 & \gamma\end{pmatrix}        \gamma=\frac{1}{\sqrt{1-v^2}}

Esta matriz se puede escribir de forma alternativa introduciendo la celeridad

v = \tanh\phi\qquad \gamma = \cosh\phi\qquad\gamma v = \sinh\phi    \Lambda^\mu_\nu = \begin{pmatrix}\cosh\phi & 0 & 0 & -\sinh\phi\\ 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ -\sinh\phi & 0 & 0 & \cosh\phi\end{pmatrix}

Si consideramos un problema unidmensional, la matriz se reduce a una 2×2:

\Lambda^\mu_\nu = \begin{pmatrix}\gamma  & -\gamma v\\ -\gamma v  & \gamma\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}\cosh\phi & -\sinh\phi\\ -\sinh\phi & \cosh\phi\end{pmatrix}

La transformación de Lorentz inversa corresponde a cambiar v por v (o \phi\, por -\phi\,).

2.4 Efecto Doppler

3 Colisiones relativistas

3.1 Entre dos partículas

3.1.1 Colisión perfectamente elástica

3.1.2 Colisión completamente inelástica

4 =Entre una partícula y un fotón

4.1 Reflexión de un fotón

4.2 Absorción de un fotón

5 Barco de vela solar

5.1 Descripción del problema

6 Vela reflectante

7 Vela absorbente

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