Teorema de adición de velocidades. Experimento de Fizeau

Dado que las velocidades con que en la práctica podemos mover relojes y reglas son pequeñas frente a la velocidad de la luz c, es difícil que podamos comparar los resultados del epígrafe anterior con la realidad. Y puesto que, por otro lado, esos resultadosle parecerán al lector harto singulares, voy a extraer de la teoría otra consecuencia que es muy fácil de deducir de lo anteriormente expuesto y que los experimentos confirman brillantemente.
En lugar del hombre que camina por el vagón introducimos un punto que se mueve respecto al sistema de coordenadas K' según la ecuación
x' =wt'.

Mediante las ecuaciones primera y cuarta de la transformación de Galileo se pueden expresar x' y t ' en función de x y t, obteniendo

x = (v + w) t.

Esta ecuación no expresa otra cosa que la ley de movimiento del punto respecto al istema K (del hombre respecto al terraplén), velocidad que designamos por W, con lo cual se obtiene, como en epígrafe 6
W = v + w [A]

Pero este razonamiento lo podemos efectuar igual de bien basándonos en la teoría de la relatividad. Lo que hay que hacer entonces es expresar x' y t' en la ecuación
x' = wt'

en función de x y t , utilizando las ecuaciones primera y cuarta de la transformación de Lorentz. En lugar de la ecuación [A] se obtiene entonces esta otra


que corresponde al teorema de adición de velocidades de igual dirección según la teoría de la relatividad. La cuestión es cuál de estos dos teoremas resiste el cotejo con la experiencia. Sobre el particular nos instruye un experimento extremadamente importante, realizado hace más de medio siglo por el genial físico Fizeau y desde entonces repetido por algunos de los mejores físicos experimentales, por lo cual el resultado esirrebatible. El experimento versa sobre la siguiente cuestión. Supongamos que la luz se propaga en un cierto líquido en reposo con una determinada velocidad w.
sCon qué velocidad se propaga en el tubo R de la figura

Figura 3

en la dirección de la flecha, cuando dentro de ese tubo fluye el líquido con velocidad v? En cualquier caso, fieles al principio de relatividad, tendremos que sentar el supuesto de que, respecto al líquido, la propagación de la luz se produce siempre con la misma velocidad w, muévase o no el líquido respecto a otros cuerpos. Son conocidas, por tanto, la velocidad de la luz respecto al líquido y la velocidad de éste respecto al tubo, y se busca la velocidad de la luz respecto al tubo.
Denominamos turbina a la máquina que se emplea para transformar energía mecánica en energía eléctrica, aunque inicialmente esta será desordenada, no comercial. Hay dos tipos fundamentales de turbinas para aprovechar la energía hidráulica, turbina Pelton y Francis-Kaplan; la primera se utiliza en el caso de saltos superiores a 200 metros y pequeños caudales, normalmente para presas situadas en zonas de alta montaña; las segundas son más indicadas en el caso de saltos menores.
Esta energía eléctrica se va a convertir en energía eléctrica comercial utilizando primero un transistor y posteriormente un alternador. La energíaeléctrica así obtenida está en alta tensión, varios miles de voltios, y a frecuencia comercial, en España a 50 Hz. Los cables de alta tensión van a trasladar a la energía eléctrica por el país llegando a nuestras viviendas a tensión comercial, 230 V en corriente monofásica y 400 V en trifásica. El cambio de alta a baja tensión se realiza en transformadores.
Conducción del agua desde presa (Central hidráulica del Tambre, A Coruña
Para aprovechar la energía hidroeléctrica necesitamos agua estancada en un embalse o presa situada a una altura por encima del cauce habitual del río; se llama salto de agua a la diferencia de altura entre el nivel superior e inferior. La ventaja principal respecto a otras renovables es que el caudal de agua puede ser controlado, de forma que en el momento de demanda eléctrica dejaremos fluir el líquido generando energía; en el caso que no exista esta demanda mantendremos cerradas las compuertas hasta que vuelva a existir demanda; este es una ventaja respecto a la energía eólica ya que de momento en ésta no se resuelve el problema del almacenamiento.
Aprovechamiento: La energía hidráulica, es la que se obtiene del aprovechamiento del movimiento del agua. En otras palabras, es la transformación de la energía potencial y cinética de un curso de agua en energía eléctrica disponible.
La energía hidroeléctrica, es una energía limpia, y autosuficiente, que además se encuentra en un punto muy avanzado respecto al desarrollo tecnológico.

Clasificacion en renovable o no renovable: Es un tipo de energía verde cuando su impacto ambiental es mínimo y usa la fuerzahídrica sin represarla, en caso contrario es considerada sólo una forma de energía renovable.

Ventajas y desventajas:

Ventajas

* La energía hidroeléctrica tiene una producción energética neta de moderada a elevada y costos de operación y mantenimiento bajos.

* La plantas hidroeléctricas rara vez necesitan ser cerradas y no producen emisiones de dióxido de carbono ni contaminantes del aire atmosférico.

* Sus embalses tienen una vida útil, de dos a diez veces la vida de plantas térmicas nucleares y de carbón.

* Las grandes presas ayudan también a controlar inundaciones y proporcionan un flujo regulado de agua de riego a áreas situadas corriente debajo de la presa.

Desventajas

* Los costos de construcción para nuevos sistemas a gran escala son elevados.

* Los embalses de los sistemas a gran escala inundan extensas regiones, destruyen hábitats de la vida silvestre, desplazan pobladores, disminuyen la fertilización natural de los terrenos agrícolas situados agua abajo de la presa.

* Al reducir el flujo de una corriente, las hidroeléctricas pequeñas alteran las actividades recreativas y la vida acuática, perturban el entorno de los ríos no navegables y destruyen los aguazales y terrenos pantanosos.

Impacto ambiental: Impactos en la etapa de construcción
Los impactos en la etapa de construcción son: la interrupción temporal del transporte de sedimentos, los ruidos molestos, los impactos visuales, el polvo, etc.
Además de estos, suceden impactos adicionales sobre el ambiente acuático, entre ellos: el incremento del material sólido en suspensión en el cuerpo de agua.El impacto más grave es ocasionado por la inundación de tierras, en caso de que sean tierras fértiles, afecta a la actividad agricultura, también impacta sobre la in Así pues, si llamamos W a la velocidad de la luz respecto al tubo, ésta vendrá dada por la ecuación (A) o por la (B), según que sea la transformación de Galileo o la de Lorentz la que se corresponde con la realidad.
El experimento falla a favor de la ecuación (B) deducida de la teoría de la relatividad, y además con gran exactitud. Según las últimas y excelentes mediciones de Zeeman, la influencia de la velocidad de la corriente v sobre la propagación de la luz viene representada por la fórmula (B) con una exactitud superior al 1 por 100.
Hay que destacar, sin embargo, que H. A. Lorentz, mucho antes de establecerse la teoría de la relatividad, dio ya una teoría de este fenómeno por vía puramente electrodinámica y utilizando determinadas hipótesissobre la estructura electromagnética de la materia. Pero esta circunstancia no merma para nada el poder probatorio del experimento, en tanto que experimentum crucis a favor de la teoría de la relatividad.