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C A P I T O L O 3 L a r e l a t i v i t à d e l m o t o170

a) Lancio di un oggetto dalla cima dell’albero di una nave ferma nel sistema di riferimento S.b) Lancio di un oggetto dalla cima dell’albero di una nave in moto, visto nel sistema di riferimento S’ della nave.c) Lancio di un oggetto dalla cima dell’albero di una nave in moto,visto dal sistema di riferimento S.Durante il tempo di cadutadell’oggetto, la nave si sposta nellaposizione disegnata in grigio chiaro.

Ship � naveSpeed � velocità (modulo)Outcome � risultatoMast � albero di una naveObserver � osservatoreFrame of reference � sistema

di riferimentoVelocity � velocità (vettore)

MINIDIZIONARIO

La relatività è spesso considerata come qualcosainventato da Einstein nel 1905, ma questo nonrende giustizia al grande risultato di Galileo.Supponiamo che un esperimento venga condottoa terra e poi a bordo di una nave in moto con ve-locità costante. Se l’effetto della resistenza dell’a-ria è trascurabile, i due esperimenti portano a ri-sultati differenti? Galileo risponde con fermezza:«No, non c’è».La caduta di un oggetto dalla cima dell’albero diuna nave illustra chiaramente la relatività del mo-to. Se la nave è ferma, l’oggetto cade verticalmen-te verso il basso. Ora supponiamo che la nave siain movimento. Se lasciamo cadere l’oggetto dallacima dell’albero, secondo un osservatore sulla na-ve l’oggetto cadrà ancora verticalmente verso ilbasso. Tuttavia, un osservatore stazionario a terra,seduto sulla riva, noterà che, rispetto a terra, ilmoto dell’oggetto ha due componenti distinte –l’accelerazione verticale diretta verso il basso do-vuta alla gravità, e il moto uniforme orizzontaledovuto al movimento della nave.Sistemi di riferimento che si muovono a velocitàcostante l’uno rispetto all’altro sono chiamatisistemi di riferimento inerziali. La grande intui-zione di Galileo può essere riassunta asserendoche le leggi della fisica sono le stesse in ogni sistema

di riferimento inerziale. Come corollario a questaaffermazione, Galileo fu il primo a stabilire lalegge di composizione delle velocità – se un cor-po possiede componenti della velocità in due di-rezioni diverse, si può ricavare il moto del corposommando gli effetti separati di tali componenti.

Galileo ha inoltre enunciato la legge di inerzia, cheafferma che un corpo si muove con velocità co-stante finché una forza non lo induca a cambiarevelocità. Questo risultato è apprezzabile in quan-to Galileo non si fece influenzare dal movimentodella Terra. Grazie alla comprensione della relati-vità galileiana, egli si rese conto che le leggi dellafisica non cambierebbero se la Terra fosse fermaoppure in moto a velocità costante.[Adattato da M. Longair, Theoretical Concepts in Physics,

Cambridge University Press, 2003]

La relativitàgalileiana

Frontespizio del “Dialogo sopra i due massimisistemi del mondo”.

V V

a) b) c)

◆ Secondo il principio di relatività le leggi della fisica sono le stesse in ogni sistema di riferimento.

◆ I sistemi di riferimento inerziali si muovono a velocità costante l’uno rispetto all’altro.

◆ La legge di inerzia afferma che un corpo è fermo se su di esso non agisce nessuna una forza.

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