La Taberna del Puerto

[Tropelio]

Nuevas Tecnologías y Movilidad
La relatividad al servicio del GPS


Por Jacques Naves


Hace justo un siglo Einstein publicaba los tres artículos que habrían de sentar las bases de la Física moderna y, en particular, de la teoría de la relatividad. El centenario nos sirve de excusa para prestar atención a su aplicación más extendida: el GPS.

Einstein tenía sólo 26 años...
... Cuando en 1905 publicó tres artículos que habrían de revolucionar el mundo de la Física. Uno de ellos en particular dio origen a la teoría restringida de la relatividad, una teoría que reúne el tiempo y el espacio en una misma y única entidad conocida como universo espaciotemporal.
Diez años más tarde, Einstein proponía un nuevo enunciado que ponía en cuestión la idea que se tenía de la gravedad: nacía la teoría general de la relatividad. Según ésta, la gravedad es una deformación del espacio y no la fuerza descrita por Newton. Esta nueva teoría no tardó en dar sus primeros frutos y permitió por ejemplo, explicar una anomalía en la órbita de Mercurio a la que la teoría de Newton no conseguía dar respuesta: según avanzó Einstein, el origen de este fenómeno era la desviación de los haces de luz provocada por la gravedad del Sol. Esta hipótesis, demostrada gracias a la observación del eclipse de 1919 efectuada por el astrónomo Edmonton, llenó las páginas de todos los periódicos y dio a conocer a Einstein al gran público.

Tras la bomba... el GPS

Tres satélites son suficientes para localizar un punto en la Tierra. El cuarto sirve para determinar su altitud
Pero, ¿qué tiene que ver la relatividad con nuestros GPS?
La teoría de la relatividad ha permanecido durante largo tiempo acantonada en el ámbito de la física nuclear o el estudio del Universo. Las velocidades a las cuales nos desplazamos son demasiado lentas para que nuestros sentidos perciban los efectos de la relatividad, pero sin esta teoría, nuestros flamantes GPS servirían para bien poco... ¿Quiere saber por qué?
Para localizar un punto en una esfera (en longitud, latitud y altitud) se necesitan 4 satélites que emiten una señal de radio. Teniendo en cuenta la hora de emisión y recepción de la señal y la velocidad de la misma, el GPS calcula la distancia que lo separa del satélite en cuestión. Luego, combinando los cálculos de los 4 satélites define de forma exacta donde se encuentra.

Para calcular el tiempo, los satélites están equipados con relojes atómicos sumamente precisos. Nuestros receptores no disponen de este tipo de equipamiento, pero la señal enviada por los satélites se encarga de mantenerlos en hora. La teoría de la relatividad nos explica que un reloj en movimiento atrasa con respecto a un reloj fijo tanto más cuanto más elevada es su velocidad. Asimismo, y siempre según la teoría, cuanto más alejado del campo de gravedad terrestre se halle el reloj, mayor será su adelanto con respecto a un reloj situado en la superficie de la Tierra.
El primer efecto provoca un atraso de 7 microsegundos al día en los relojes de los satélites, que se desplazan en el espacio a una velocidad de 14.000 km/h. Al estar a unos 20.000 km de la Tierra, sus relojes aceleran 45 microsegundos al día con respecto a los de la superficie terrestre. En total, los relojes adelantan 38 microsegundos al día. Una cifra que nos parecería ridícula sino fuera porque esta diferencia acarrea un error de localización de 11 km al día... Con un margen de error así, más nos hubiera valido quedarnos con los sextantes manuales, más prácticos y sobre todo, mucho más económicos.
Son las correcciones aportadas por la teoría de la relatividad las que permiten que nuestros GPS nos localicen con una precisión de ±15 m. La próxima vez que lo utilice en su coche, en un barco o en una excursión, acuérdese de darle las gracias a Albert...


Saludos,
Tropelio.
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La tripulación hay que putearla que si no se amaricona.

[Keith11]

El genio mas grande de la humanidad...

A ese y a Newton son los tipos a los que yo de verdad admiro (y a alguno mas que por ahí queda...)


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La unica presion que conozco en una regata es la de la cerveza que me sirven en el bar !!

¡¡¡ Vive y deja vivir....!!!
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[Rodamón]

interesantisimo.
Gracias por compartirlo
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visita my web http://www.menescal.info/roger.html
"Estos son mis principios. Si a usted no le gustan, tengo otros."

(Groucho Marx)

[DL.]

Gracias Almirante.

A Albertito le cojo más o menos la idea. Era eso de que si en el sistema solar desapareciese de pronto el Sol como por arte de magia, el efecto gravitatorio en la Tierra seria inmediato (Newton) o seria retardado, 8 minutos aprox. (Einstein). Esto último explicaria la gravedad como ondas que se desplazan a la velocidad de la luz, lo que hace intervenir al tiempo en sus efectos.

Pero al que no le cojo la onda es a Heisenberg. Lo que postuló me deja con gran incertidumbre...
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En el mar como en la vida, planteate la hipótesis mas probable, luego la mas peligrosa y cubre las dos.

Peor que estar perdido es creer que estás donde no estás

[xatrac]

Muchísimas gracias Tropelio, por ese excelnte post sobre einstein.
Estos días le estoy pegando, despacito y educadamente, a la funcion de onda, al Heisenberg y al Schrödinger.
Asi que si quieres pago una enorme ronda para que te pases por mi puerto y me des unas lecciones más.
Eres físico o matemático? Yo vengo de otros campos ( sociología y literatura)

Un saludo marinero

[kapitankom]

Saludos

Por tu culpa he de limpiar de babas el teclado....
¿ Porqué no te limitas a cubicar vacas.....?



Un abrazo


Viento del Sur
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Un mal barco, navega.Un buen barco, navegará.

[Miahpaih]

Gracias por tu discreción al no mencionarme Keith.



Saludos agradecidos
Miahpaih


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Que cada arbol aguante sus levas, voto a Brios (No sé para que? Brios nunca gana)

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Apasionante nano, gracias por la informacion.

[Keith11]

[rusho]

Cafe para todos................ y copa.
Es sorprendente que un par de fisicos despierten admiracion extrema, y muy habitual.
Aunque nunca gestionen la ineficiencia de sus postulados, siempre necesitan a un mecanico para que lo haga por ellos.
Y antes a un metafisico que les ordene y esrtucture el razonamiento.
Y a un comerciante que los financie (aunque sea para ganar una guerra de secesion o una mundial)
Los grandes logros no se basan en una sola persona u hecho aislado, sino en el esfuerzo colectivo y anonimo o no, desde Platon y Pitagoras, hasta Hawkins y Oppenheimer, pasando por Servet y Vives.
Todos debemos de hacerlo.
Un saludo
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Navigare necessare est

[Crazy_Capella]

[rusho]

Pues no, soy escayolista por vocacion y mercader de ocupacion...
Y ademas abjure de la "technai" hace mucho tiempo.
O tu crees que Tesla es mejor que Mozart, o peor que Scott Fiztgerald.
Suave es la noche, por la mañana
Saludos
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Navigare necessare est

[Rainface]

<<<<La teoría de la relatividad nos explica que un reloj en movimiento atrasa con respecto a un reloj fijo >>>>

Siempre me ha gustado esta parte, si Phyleas Fog, hubiese ido muy deprisa, habria llegado antes de salir.

¿Quien invento la paradoja?.
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Larga vida y buen viento.

[Crazy_Capella]

[Rainface]

<<<NADIE es mejor que Mozart>>>

Vaya, jejeje, que categorica, digamos, que por lo menos, Beethoven y Chopin, bogaban en la misma liga.


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Larga vida y buen viento.

[Halacabuya]

Prefiero a Juan Sebastián Bach. Pena que fuera cura y sólo se dedicara a lo sacro. Mozart habría aprendido mucho (aunque no le hiciera falta).

[Crazy_Capella]

[Rainface]

Juas, MªJose, encantadora observacion. Digamos que el tema esta bien colocado e hilado, la superioridad de Mozart es relativa, jejeje.


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Larga vida y buen viento.

[darty]

Pues para mi el gran genio del siglo XX es Miles Davis....



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"Un hombre es lo que hace, lo que escoge, las cosas que consigue crear, los sueños que consigue realizar. "

darty@latabernadelpuerto.com

[Keith11]

[Keith11]

[Tropelio]

[pacoperas]

Precioso, pero... ¿Qué tiene que ver todo esto con el título del post?

El GPS es un prodigio de sistema en el que interviene tanto la relatividad como la mecánica celeste, la propagación de señales radio por el vacío, ionosfera y troposfera, resolución de sistemas de ecuaciones no lineales, sincronización de relojes etc, etc.

Mucha teoria junta. Me conformo con poderlo utilizar. No aspiro a ser diseñador del sistema que fueron muchos y muy sabios.

De paso, diré que los diseñadores ya tuvieron en cuenta el efecto relativista y, por esa razón, el reloj de los satélites se ajusta a 12,22999999545 MHz para que el usuario lo vea como de 12,23 MHz.

También de paso diré que el hecho de necesitarse 4 satélites para determinar la posición, es porque hay que encontrar 4 incognitas: las x,y,z de la posición y el error del reloj del receptor.

Salud y buenos vientos




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"Life is full of rude awakenings" Snoopy 12-12-1958

[Rho_Bootis]

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Saludos y una ronda de los mejores espirituosos de mi bodega para todos los presentes. Va en honor de uno de los mejores cerebros de la historia.

Ademas fue gran amante de la navegacion.

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- El problema del hombre no esta en la bomba atomica, sino en su corazon

Albert Einstein

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[rusho]