¿Qué pasa si un grano de arena golpea la tierra a velocidad de la luz?

Answer 1

Como muchas personas han señalado, un grano de arena no puede viajar a la velocidad de la luz (ni ninguna otra cosa con masa en reposo).

Se podría pretender que el grano viaja 99% la velocidad de la luz o 99.9% la velocidad de la luz o incluso 99.99% la velocidad de la luz; en el caso extremo podríamos tomar el límite a medida que la velocidad del grano se aproxima a la velocidad de la luz.

Aunque estas velocidades parecen similares, cerca de la velocidad de la luz las cosas se ponen raras. En mecánica normal se nos enseña que la energía cinética de una partícula sigue:

Ek = (1/2) m * v ^ 2

que funciona bien a velocidades “bajas”. Una ecuación más precisa (que se acerca al comportamiento de la ecuación anterior, como v se acerca a 0) es:

Ek = gama * m * c ^ 2 – m * c ^ 2, donde gama = 1 / sqrt (1- (v / c) ^ 2)

Por lo tanto, acelerar un grano de arena al 99.9% de la velocidad de la luz requiere aproximadamente 3 veces más energía que acelerarlo al 99% de la velocidad de la luz. Sin embargo, acelerarlo al 99.99% de la velocidad de la luz requiere 10 veces más energía que acelerarlo al 99.9% de la velocidad de la luz.

Podemos ver claramente que el grano de arena puede tener una energía cinética arbitrariamente alta dependiendo de qué tan cerca de la velocidad de la luz esté viajando. En algunos escenarios de ‘baja’ velocidad, solo causaría un destello en la atmósfera superior. A mayor velocidad destruiría la tierra. A una velocidad aún mayor, su energía cinética deformaría el espacio lo suficiente como para formar un agujero negro y envolver la tierra en su horizonte de eventos.

En el caso límite, dejando que la velocidad del grano se aproxime a la velocidad de la luz, la energía cinética de la partícula se aproxima al infinito. Esto crearía un agujero negro de masa infinita.

Para citar un XKCD ‘What If?’ Algo relacionado: (Proton Earth, Electron Moon)

“¿Causaría este agujero negro el colapso del universo? Difícil de decir. La respuesta depende de cuál sea el trato con la energía oscura, y nadie sabe cuál es el trato con la energía oscura.

Pero por ahora, al menos, las galaxias cercanas estarían a salvo. Dado que la influencia gravitacional del agujero negro solo puede expandirse hacia afuera a la velocidad de la luz, gran parte del universo a nuestro alrededor permanecería felizmente inconsciente de nuestro ridículo […] experimento.

”

Answer 2

Las partículas con masa no pueden viajar a la velocidad de la luz, por lo que diremos que viaja al 99% de la velocidad de la luz. También asumiremos que el grano de arena es 1 mm * 1 mm * 1 mm, tiene forma de cubo y tiene una densidad de 3 g / cm ^ 3, por lo que su masa es de 3 miligramos.

Ahora, en términos de masa en reposo, la energía cinética de una partícula es m * c ^ 2 / sqrt (1- (v / c) ^ 2). Si v = 0.99c, esto significa que la energía cinética es de aproximadamente 7 * m * c ^ 2.

c = 3 * 10 ^ 8 m / s, ym = 3 * 10 ^ -6 kg, por lo que la energía cinética es aproximadamente 1.9 * 10 ^ 12 J.

Esto es equivalente a … alrededor de 500 toneladas de TNT. Cuando el grano de arena golpea la atmósfera, rápidamente disipará su energía como una gran explosión que producirá una pérdida de cosas como los rayos gamma, por lo que el efecto será equivalente a la detonación de un dispositivo nuclear con medio kilotón de rendimiento en la atmósfera superior. . En otras palabras, nada.

Probemos el 99.9% de c. Resulta que la energía se multiplica por aproximadamente 3. Y se multiplica por tres cada vez que agregamos otro “9”.

Para igualar la energía del meteorito de Chelyabinsk (alrededor de 500 kt de TNT), necesitamos que el grano de arena viaje a 99.999999% de la velocidad de la luz.

Para igualar la energía del asteroide que mató a los dinosaurios (alrededor de 100 billones de toneladas de TNT), debe viajar a 99.99999999999999999999999% de la velocidad de la luz (veinticuatro nueves).

Para volar la Tierra se requieren al menos 10 ^ 32 julios, o 5 * 10 ^ 22 toneladas de TNT. Eso es 50 billones de billones de toneladas de TNT, y la velocidad del grano de arena escrita como un porcentaje tiene cuarenta y dos nueves después del punto decimal.

Answer 3

Se mueve justo por debajo de la velocidad de la luz. Supongo que está a una temperatura muy alta y probablemente ya sea un pequeño paquete de plasma que se mueve a esa velocidad. Se encuentra con un átomo o una molécula de oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, ozono o algo más en la ionosfera y se convierte en un grupo de fotones que dispersan su energía. Abajo, en la superficie de la Tierra, una cámara de seguridad capta un flash y el guardia de seguridad cree que un error simplemente pasó volando por la cámara y vuelve a desplazarse por los trabajos en Monster.com.

Answer 4

Respondí esta pregunta hace un tiempo en esta pregunta:

Respuesta del usuario de Quora a ¿Cómo me afectaría físicamente si un grano de arena me golpeara en el torso a la velocidad de la luz?

Alerta de spoiler, no es bonito.

¡Y eso es lo que amamos los kerbals!

Answer 5

Un grano de arena no puede viajar a la velocidad de la luz. Solo las partículas sin masa (fotones, gluones) pueden viajar a la velocidad de la luz. Por lo tanto, la pregunta no tiene sentido y puede tener cualquier respuesta que desee. (Si 1 + 1 = 3, entonces yo soy el Papa, como lo demostró Bertrand Russell).

Usando la mecánica newtoniana que es intuitiva para la mayoría de los humanos, su pregunta sería equivalente a ‘¿qué pasaría si un grano de arena nos golpeara a una velocidad infinita’? Una vez más, cualquier respuesta a esa pregunta puede considerarse verdadera. por ejemplo, la respuesta “Entonces las indiscreciones rosadas se verían fulminadas con mitigaciones anaranjadas” O si lo prefiere, “entonces Donald Trump se convertiría espontáneamente en una serpiente de cascabel verde lima”.

Answer 6

La velocidad de la luz tal como la conocemos a través de Star Trek y Star Wars, no existe. El sol, la luna y las estrellas se sientan en la región superior del cielo. También nos han mentido. Nadie puede demostrarte en un escenario en vivo que las estrellas están a billones de años luz de distancia. Todo lo que tienen es teorías que obtuvieron de Battlestar Galactica a través de Kara Thrace, a quien ella obtuvo de Homer Simpson, a quien él obtuvo de He-man, quien lo escuchó de Strawberry Shortcake susurrándole a Papa Pitufo.

Answer 7

Se vaporizaría cuando golpeara la atmósfera. Su pequeña masa probablemente también sería desviada por la atmósfera. Si sobreviviera, el impacto podría no ser notado.