Einstein : La Relativit

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Einstein La Relatività

• 1905-2005 Anno mondiale della fisica

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La vita di Albert

• Albert Einstein nacque il 14 marzo 1879, da
  genitori ebrei nella città tedesca di Ulm, nel
  Wurttemberg.La famiglia si trasferì a Monaco ed è
  nella città bavarese che si svolse la vita dello
  scienziato dal primo al quindicesimo anno di età.
  Latmosfera nella quale visse il giovane Albert
  non prevedeva però una forma di istruzione
  religiosa e per questo maturò in lui un profondo
  distacco da ogni forma di religione
  rilevata.Sembra strano ma Einstein non fu un
  bravo scolaro, infatti si era rifiutato di
  studiare a memoria qualsiasi cosa ciò cui si
  dedicò con vera passione fu lo studio del
  violino, un interesse che lo accompagnerà sino
  alla tarda vecchiaia.Nel 1889 si iscrisse al
  Gymnasium di Monaco che non frequentò fino alla
  fine perché preferì raggiungere la sua famiglia a
  Milano. Abbandonò la cittadinanza tedesca e si
  trasferì in Svizzera, dove tentò lesame per
  lammissione al politecnico di Zurigo, ma fu
  bocciato per la sua impreparazione in tutte le
  materie fatta eccezione della matematica. Al
  politecnico incontrò Mileva Maritsch, una ragazza
  di origini serbe, come lui studentessa di
  matematica e fisica e, contro il volere dei
  genitori, decisero di sposarsi.

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Einstein

• Nel 1902, grazie ad una raccomandazione, riuscì a
  trovare impiego stabile all Ufficio Brevetti di
  Berna . Nel 1905 pubblicò quattro scritti di
  fondamentale importanza, fra cui uno
  sullelettrodinamica dei corpi in movimento.
  Nello stesso anno ottenne la libera docenza
  allUniversità di Berna e nel 1909 fu nominato
  professore di fisica teorica presso lUniversità
  di Zurigo lanno successivo fu chiamato alla
  medesima cattedra presso lUniversità di Praga e
  nel 1913 si trasferì a Berlino, ricoprendo la
  cattedra di fisica allAccademia Prussiana delle
  Scienze. Costretto dalle persecuzioni antisemite
  naziste nel 1933 Einstein si trasferì negli Stati
  Uniti dove divenne professore allInstitute for
  Advanced Studies di Princeton, assumendo nel 1941
  la cittadinanza Americana. Nel 1945 si ritirò
  dallattività accademica in questo periodo si
  dedicò al tentativo di elaborare una teoria
  unitaria generale del campo che unificasse la
  teoria del campo elettromagnetico e di quello
  gravitazionale. Benché questo sforzo di
  elaborazione teorica non giunse a risultati
  conclusivi, esso resta un punto basilare di
  riferimento per la scienza e la filosofia e uno
  dei punti più alti raggiunti dal pensiero
  scientifico di tutti i tempi. Morì alle 7.15 del
  mattino del 18 Aprile 1955 allospedale di
  Princeton.

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La teoria della relatività ristretta

• La teoria della relatività ristretta trae origine
  dagli studi di Albert Einstein e fu pubblicata
  nel 1905 in una memoria intitolataSulla
  elettrodinamica dei corpi in movimento.In quell
  articolo Einstein scrissenessuna caratteristica
  dei fatti osservati corrisponde al concetto di un
  etere assolutoFin dai tempi di Newton il
  problema principale consisteva nel trovare un
  sistema inerziale in quiete assoluta e si pensò
  di trovarlo introducendo lesistenza
  delletere,una sorta di quasi-vuoto ,impalpabile
  e legato alle stelle fisse.Tutti i sistemi
  inerziali ,secondo tale sistema,hanno quindi un
  moto rispetto alletere anche se tale moto è
  costante,cioè rettilineo uniforme.Sulla base
  dellesperimento fatto da Michelson e
  Morley,eseguito per misurare la velocità della
  Terra nelletere,con la dimostrazione finale che
  tale velocità è nulla,Einstein ipotizza che
  letere non esista e di conseguenza non esiste un
  sistema di riferimento assoluto TUTTI I MOTI
  SONO RELATIVI.Da questi presupposti Einstein
  enuncia i suoi postulati di relatività

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I Postulati della relatività ristretta

• 1)Le leggi della fisica hanno la stessa forma in
  tutti i sistemi di riferimento inerziali.
• 2)La luce ha una velocità finita sempre uguale in
  tutti i sistemi di riferimento inerziali.

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• Il secondo postulato quindi pone un limite
  invalicabile alle velocità in natura.Se in
  qualsiasi sistema di riferimento inerziale un
  segnale luminoso ha la stessa velocità,sarà
  impossibile superare tale limite.Supponiamo di
  trovarci su unastronave in moto ad una velocità
  sostenuta.Se dallastronave viene inviato un
  segnale luminoso nel verso di percorrenza
  dellastronave,un osservatore fermo rispetto ad
  essa dovrebbe vedere quel segnale muoversi ad una
  velocità pari alla somma della velocità della
  luce più quella dellastronave.Il secondo
  postulato di relatività afferma che ciò non è
  veroil segnale luminoso per losservatore fermo
  si muoverà sempre alla velocità della luce.

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Dilatazione del tempo

• Nella fisica di Galileo e Newton il tempo scorre
  in modo assoluto in tutti i sistemi di
  riferimento,infatti un intervallo di tempo tra
  due eventi in un sistema di riferimento inerziale
  è lo stesso se misurato in un altro sistema in
  moto rispetto al primo.Nella relatività ristretta
  la situazione non è la stessa.Per un osservatore
  che viaggia a velocità prossime a quella della
  luce il tempo scorre più lentamente che per
  losservatore fermo.Per losservatore in moto
  lintervallo di tempo è lo stesso,cambia la sua
  misura passando da un sistema allaltro.

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La contrazione delle lunghezze

• Altra conseguenza della teoria della relatività
  ristretta è che un oggetto che si muove a
  velocità prossima a quella della luce appare, ad
  un osservatore in quiete,più corto rispetto alla
  dimensione delloggetto medesimo in
  quiete.Questeffetto noto come contrazione delle
  lunghezze è un effetto che non può essere
  misurato direttamente a differenza della
  dilatazione del tempo.La contrazione delle
  lunghezze e la dilatazione del tempo sono le
  conseguenze più vistose della relatività
  ristretta.

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• Quando una particella viene accelerata sempre più
  affinchè raggiunga una velocità prossima a quella
  della luce,lenergia spesa per tale accelerazione
  si trasforma in massa,cioè aumenta la massa della
  particella in questione.Al limite,una particella
  che raggiunga la velocità della luce dovrebbe
  avere una massa infinita.
• La relazione che lega queste grandezze è la ben
  nota
• E mc2
• Dove E è lenergia,m la massa e c la velocità
  della luce moltiplicata per se stessa due volte.

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• Se un organismo vivente,dopo un volo
  arbitrariamente lungo ad una velocità
  approssimativamente uguale a quella della
  luce,potesse ritornare nel suo luogo
  dorigine,egli sarebbe solo minimamente
  alterato,mentre i corrispondenti organismi
  rimasti,già da tempo avrebbero dato luogo a nuove
  generazioni (Einstein,1911).

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• IL PARADOSSO DEI GEMELLI
• Albert Einstein giunse a considerare la costanza
  della velocità della luce non un risultato
  paradossale,bensì il punto di partenza per
  ribaltare i concetti newtoniani di spazioe
  tempoassoluti.A tale proposito Einstein suggerì
  ilparadosso dei gemelli ci sono due
  gemelli,inizialmente nello stesso posto e dotati
  di due orologi uguali,sincronizzati.Uno dei due
  parte per un viaggio interstellare a bordo di
  unastronave ,la cui velocità raggiunge quasi
  quella della luce,mentre laltro rimane a
  Terra.Al ritorno sulla Terra lorologio del
  gemello astronauta segna che sono trascorsi 30
  anni,mentre quello del suo gemello,rimasto a
  Terra, ne segnerà ben 50 dalla partenza
  dellastronave!

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Perché?

• Poiché nel veicolo spaziale,in movimento ad
  altissima velocità,tutti i fenomeni scorrono più
  lentamente,nellipotesi che gli orologi biologici
  si comportino come i segnatempo,anche
  linvecchiamento avverrà con un ritmo più
  lento.In questo caso,poiché il gemello astronauta
  non compie un moto uniforme,ma deve accelerare e
  decelerare per effettuare landata e il
  ritorno,la situazione non è più
  simmetricalastronauta avrà,in effetti,vissuto
  meno rispetto al suo gemello rimasto a Terra.

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Il concetto di simultaneità

• Una volta accettata la contrazione delle
  lunghezze,bisognava far crollare il concetto
  assoluto di simultaneità.
• Supponiamo di avere quattro osservatori,A e B su
  un carro ferroviario in moto a velocità v ,e A e
  B fermi a Terra.Tutti gli osservatori sono
  muniti di cronometri precisi.Dal punto medio AB e
  da una sorgente in moto col carro,si lanciano
  contemporaneamente due segnali luminosi in
  direzione di A e B,nellistante in cui la
  sorgente transita per il punto medio di AB.

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• Non essendoci moto relativo fra oservatori e
  sorgente,A e B potranno affermare di aver
  ricevuto il segnale nello stesso istante
• TA TB
• Così come ,appellandosi alla costanza della
  velocità della luce,anche A e B riceveranno il
  segnale nello stesso momento
• TA TB

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• Però sosterranno dal loro punto di vista,che A e
  B non hanno ricevuto il segnale
  contemporaneamente dato che B si muove verso il
  segnale mentre A se ne allontana quindi Il tempo
  di B sarà minore di quello di A.
• Un ragionamento analogo lo fanno A e B nei
  confronti degli osservatori a terra. Quindi
• Due fenomeni,simultanei per un osservatore,non lo
  sono per altri osservatori in moto relativo col
  primo.

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La dilatazione del tempo

• Se si hanno due orologi identici,uno fermo e
  laltro in movimento,per lorologio in moto varrà
  un contrazione dei tempi data dalla formula

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La composizione della velocità

• La costanza della velocità della luce ed il
  principio che si tratti di un limite
  invalicabile,comporta una riscrittura delle
  regole di composizione della velocità.
• Supponiamo che da Terra parta unastronave che si
  muove nello spazio alla velocità di 200.000 Km/s
  e che,lastronave lanci una navicella con una
  velocità relativa allastronave di 150.000 Km/s.

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• Secondo le regole di Galileo,la navicella
  avrebbe,rispetto alla Terra,una velocità
  superiore a quella della luce,la regola di
  Einstein invece ci dà

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Massa trasversale
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Massa longitudinale
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Massa ed energia
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• Lavoro svolto da Fusco Stefano
• Gianfreda Valentina
• Massolino Susanna
• Telese Lisa
• Torre Sabrina