F. Ruggiero Pergine Valdarno, 16 Maggio 2003CERN

Biografie, eventi, curiosità

Un po’ di ZAPPING…

Complemento alla presentazione sulla Relatività di Einstein

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Aristotele (384-322 a.C.)

E naturalmente E naturalmente una pietra cade piuna pietra cade piùù

in fretta di una in fretta di una piumapiuma

Per far muovere un corpo è

necessaria una forza

http://vmsstreamer1.fnal.gov/Lectures/Physics4Every/Prosper/index.htm

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Galileo Galilei (1564-1642)• Inventa il telescopio, col quale

scopre 4 satelliti di Giove• Nel 1633 è condannato per eresia e

il suo “Dialogo” è messo all’indice• Riabilitato nel 1992 da Papa

Wojitila

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Telescopio: Fisica o Chirurgia?

occhio modificato chirurgicamente

occhio di Galileo

piccola lente grossa lente

la magnifica invenzionela soluzione

Thinking Physics Lewis Carroll Epstein

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Galileo: Principio di Relatività (1632)

Riserratevi con qualche amico nella maggior stanza che sia sotto coverta di alcun gran navilio, e quivi fate d’aver mosche, farfalle e simili animaletti volanti; siavi anco un gran vaso d’acqua, e dentrovi de’ pescetti; sospendasi anco in alto qualche secchiello, che a goccia a goccia vadia versando dell’acqua in un altro vaso di angusta bocca, che sia posto a basso: e stando ferma la nave, osservate diligentemente come quelli animaletti volanti con pari velocità vanno verso tutte le parti della stanza; i pesci si vedranno andar notando indifferentemente per tutti i versi; le stille cadenti entreranno tutte nel vaso sottoposto; e voi, gettando all’amico alcuna cosa, non più gagliardamente la dovrete gettare verso quella parte che verso questa, quando le lontananze sieno eguali; e saltando voi, come si dice, a piè giunti, eguali spazii passerete verso tutte le parti. Osservate che avrete diligentemente tutte queste cose, benchè niun dubbio ci sia che mentre il vasello sta fermo non debbano succeder così, fate muover la nave con quanta si voglia velocità; ché (pur che il moto sia uniforme e non fluttuante in qua e in là) voi non riconoscerete una minima mutazione in tutti li nominati effetti, nè da alcuno di quelli potrete comprender se la nave cammina o pure sta ferma…

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Isac Newton (1642-1727)

• Inventa (in parallelo a Leibniz) il calcolo differenziale e formula le leggi della fisica classica: spazio e tempo sono assoluti

• Spiega il moto dei pianeti con la legge di gravitazione universale F = G m1m2/r2

• Elabora un modello corpuscolare della luce

• Si interessa di profezie bibliche, di alchimia e di… falsari

If I have been able to see further, it was only   because I stood on the shoulders of giants

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150 milioni di km dalla Terra al Sole?

Eratostene stima il raggio della Terra nel 235 a.C.A mezzogiorno del 22 Giugno l'ombra di una colonna ad Alessandria è1/8 della sua altezza. A Sirene, che dista 800 km, niente ombra. Raggio della Terra ~ 8x800 km ~ 6400 km

Aristarco confronta il cono d’ombra durante le eclissi di Sole e di Luna (l’ombra della Terra è 2.5 volte maggiore del diametro della Luna):diametro della Luna ~ diametro della Terra/3.5 ~ 3650 km La Luna ha una dimensione angolare di mezzo grado: distanza Terra-Luna ~ 110 diametri lunari ~ 400000 km

Aristarco stima poi una distanza Terra-Sole pari a 20 volte la distanza Terra-Luna, misurando un angolo di 87 gradi fra il Sole e la Mezza-Luna.Questa stima è sbagliata! Un valore più preciso è 89.8 gradi:distanza Terra-Sole ~ 400 distanza Terra-Luna ~ 150 milioni di km

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Misure della velocità della luceData

Autore Metodo c (km/sec)

Errore

1600 Galileo Lanterne Molto veloce

1676 Römer Lune di Giove 214˙000

1726 Bradley Aberrazione stellare 301˙000

1849 Fizeau Ruota dentata 315˙000

1862 Foucault Specchio rotante 298˙000 +-500

1879 Michelson Specchio rotante 299˙910 +-50

1907 Rosa, Dorsay Cost. Electromagnetiche

299˙788 +-30

1926 Michelson Specchio rotante 299˙796 +-4

1947 Essen Cavità Risonante 299˙792 +-3

1958 Froome Radio Interferometro 299˙792.5 +-0.1

1973 Evanson Laser e orologi atomici

299˙792.4574

+-0.001

Nel 1983 il metro èè stato definito come lo spazio percorso dalla luce nel vuoto in 1/299792458 sec

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James C. Maxwell (1831-1879)• Stabilisce le equazioni che

legano le oscillazioni del campo elettrico a quelle del campo magnetico

• La luce è un’onda che si propaga nell’etere

• Studia la teoria molecolare dei gas e l’irreversibilita (“diavoletto di Maxwell”)

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Quanto è grande una molecola?Nel 1773 Benjamin Franklin versa un cucchiaino d’olio nello stagno di Clapham e calma le acque agitate dal vento!

120 anni dopo, Lord Rayleigh ripete l’esperimento e misura la lunghezza della molecola di trioleina: come?

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• Franklin versa il cucchiaino d’olio e osserva:• chiazza iridescente che si espande rapidamente• acqua calma su gran parte dello stagno (mezzo acro)

• Volume d’olio nel cucchiaino (da tè) V ~ 4 cm3

• Superfice dell’acqua calma S ~ 2000 m2

• Lord Rayleigh suppone mono-strato di molecole

dimensioni molecolari = V/S ~ 4 cm3 / 2000 m2 = 2 x 10-9 m = 2 nm

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Spettro delle onde elettromagnetiche• La luce visibile ha una lunghezza d’onda di

qualche centinaio di nanometri • Diverse lunghezze d’onda (e frequenze)

corrispondono ai diversi colori

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Albert Einstein (1879-1955)

• Nasce a Ulm (Germania), studia in Svizzera e poi lavora all’ufficio brevetti di Berna

• Nel 1905 rivoluziona la fisica con tre lavori fondamentali su Moto Browniano, Relatività Speciale ed Effetto Fotoelettrico (premio Nobel nel 1921)

• Nel 1916 nuova teoria della gravitazione: Relatività Generale

• Insegna a Berlino e nel 1933 (Nazismo) emigra a Princeton

• Nel 1939 scrive a Roosvelt

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Spettacolare esempio di Lente Gravitazionale

Strutture circolari create dalla deflessione gravitazionale della luce attorno all’ammasso galattico Abell 2218 (Hubble Space Telescope, http://hubblesite.org/newscenter/archive/1995/14/)

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Dinamica classica (Newton)• p = m v impulso, m: massa costante• F = m a = m dv/dt = dp/dt Forza• dE = F dL variazione di Energia su dL = v dt• dE = dp/dt v dt = dp v = m v dv = d (m v2/2)

Dinamica relativistica (Einstein)• p = m v impulso, m = mo/√ (1-v2/c2)

• F = dp/dt Forza• dE = F dL = dp/dt v dt = dp v• Quando v≈c: dp = dm c, dE = dp c = dm c2

Nella collisione di materia e antimateria tutta la massa si trasforma in energia E = m c2

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Fissione nucleare dell’Uranio

Little Boy, la bomba di Hiroshima, conteneva circa 4 tonnellate di Uranio e produsse 13 kiloton di energia. Una conversione di 50 grammi di massa in energia produrrebbe circa 1 megaton

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La Fisica secondo Feynman

Physics is like sex.It has practical

applications.But that is not the main

reason you do it.

Richard P. Feynman(1918-1988)

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For fun…

The art of lecanomancy (Hamurabi, 18th century B.C.E.)The spreading of oil on water in a ceremonial bowl(1) Oil sinks, rises and spreads: war-lost sick- divine punishment(2) Oil splits in two: war-both camps march together sick- death(3) Single oil drop emerges in the east: war-booty sick-recovery(4) 2 drops (large & small): male child will be born sick- recovery(5) Oil fills bowl: war-defeat for the leader sick- death

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Qualche riferimento• Relativity visualized

di Lewis Carroll EpsteinInsight Press, San Francisco, 1985

• Spaziotempo (la relatività ristretta)di Roman Sexl e Herbert K. SchmidtBoringhieri, Torino, 1980

• L'eredità di Einsteindi Julian SchwingerZanichelli, Bologna, 1988

• Le vite segrete di Albert Einsteindi Roger Highfield e Paul CarterMuzio, Padova, 1994