relatività generale fisica quantistica

Pilastri della fisica moderna

I tre conflitti della fisica

Leggi del moto newtoniane

Leggi elettromagnetismo Maxwell

SOLUZIONE: la relatività ristretta

I tre conflitti della fisica

SOLUZIONE: la relatività generale

Forze newtoniane gravitazionali

Relatività ristretta

I tre conflitti della fisica

La materia

UP DOWN PROTONE NEUTRONE

CHE VEDIAMO è FATTA DI

ALTRE PARTICELLE

Identica all’elettrone

con massa maggiore di 200 volte

Tutte con una loro antiparticella

Le forze fondamentalisono quattro

Tiene insieme i protoni e i neutroni nei nuclei

Responsabile del decadimento

radioattivo di sostanze come l’uranio

La Relatività Ristretta

Nacque come tentativo di spiegazione

di quanto accade nel campo

dell’elettromagnetismo

DUE CARICHE ELETTRICHE SI ATTRAGGONO SE SONO DI SEGNODIFFERENTE E SI RESPINGONO SE

SONO DELLO STESSO SEGNO

+ -

+ +

FORZE ELETTRICHE E MAGNETICHE COME AZIONE A DISTANZA

Diede forma matematica agli esperimenti di Faraday e diedeUna serie di ragioni per pensare la LUCE COME UN

FENOMENO ELETTROMAGNETICO

MEZZO DI TRASMISSIONE DELLA LUCE E DEGLI EFFETTI ELETTROMAGNETICI

MEZZO DI TRASMISSIONE DELLA LUCE E DEGLI EFFETTI ELETTROMAGNETICI

ETERE CONTINUO

ETERE CONTINUO

MATERIA, ENERGIA ELETTRONE, LUCE DISCONTINUI, DISCRETI

FENOMENI QUANTISTICI

MATERIA, ENERGIA ELETTRONE, LUCE DISCONTINUI, DISCRETI

FENOMENI QUANTISTICI

Leggi quantitative dei fenomeni elettromagnetici

Secondo le equazioni avrebbero dovuto manifestarsi riscontrabili effetti del moto attraverso l’etere ma nessun effetto venne riscontrato

VENTO D’ETERE

LUCE

LUCE

In questo caso la luce dovrebbe viaggiare più velocementeIn questo caso la luce dovrebbe viaggiare più velocemente

In questo caso la luce dovrebbe viaggiare meno velocementeIn questo caso la luce dovrebbe viaggiare meno velocemente

VENTO D’ETERE

LUCE

LUCE

In questo caso la luce dovrebbe viaggiare più velocementeIn questo caso la luce dovrebbe viaggiare più velocemente

In questo caso la luce dovrebbe viaggiare meno velocementeIn questo caso la luce dovrebbe viaggiare meno velocemente

E INVECE IL MOTO DELLA LUCE ERA LO STESSO NEIDUE CASI

• Einstein comprese che, quando ci si muove a velocità prossime a quelle della luce, spazio e tempo subiscono trasformazioni che non le rendono più entità assolute

• Una sola cosa appariva costante nel passare da un sistema di riferimento ad un altro : la velocità della luce

• Egli partì proprio da qui, assumendo come postulato che,non lo spazio né il tempo, ma c sia invariante per tutti gli osservatori

• Einstein comprese che, quando ci si muove a velocità prossime a quelle della luce, spazio e tempo subiscono trasformazioni che non le rendono più entità assolute

• Una sola cosa appariva costante nel passare da un sistema di riferimento ad un altro : la velocità della luce

• Egli partì proprio da qui, assumendo come postulato che,non lo spazio né il tempo, ma c sia invariante per tutti gli osservatori

Principi della relatività ristretta

Principi della relatività ristretta

Principio di relatività: le leggi che regolano tutti i fenomeni fisici sono le stesse per due osservatori animati di mot rettilineo uniforme uno rispetto all’altro

Principio della costanza della velocità della luce: la luce si propaga nel vuoto con una velocità costante in tutte le direzioni, indipendentemente dalle condizioni di moto della sorgente e dell’osservatore

Principio di relatività: le leggi che regolano tutti i fenomeni fisici sono le stesse per due osservatori animati di mot rettilineo uniforme uno rispetto all’altro

Principio della costanza della velocità della luce: la luce si propaga nel vuoto con una velocità costante in tutte le direzioni, indipendentemente dalle condizioni di moto della sorgente e dell’osservatore

Primo concetto messo in discussione: la SIMULTANEITA’

A BM

Due eventi nei punti A e B sono simultanei quando giungono contemporaneamente nel punto medio M

Ma che succede quando abbiamo due osservatori, uno dei quali in moto rispetto ad un altro?

Questo segnale arriva prima dato il moto del treno

Due segnali partono insieme da A e B

I due segnali arrivano contemporaneamente in M

Gli eventi pertanto sono simultanei per l’osservatore in M sulla strada ferrata, ma sono successivi per l’osservatore M’ sul treno

Bisognava riconsiderare il

TEMPO

Bisognava riconsiderare il

TEMPO

TEMPO UNIVERSALE

TEMPO PROPRIO

Orologio a luceOrologio a luce

Ma cosa è il tempo?Definiamolo pragmaticamente come la

quantità misurata da un orologio. Definiamo orologio uno strumento con un ciclo di moto regolare

Ma cosa è il tempo?Definiamolo pragmaticamente come la

quantità misurata da un orologio. Definiamo orologio uno strumento con un ciclo di moto regolare

Orologio a luceOrologio a luce

Vediamo come il moto influenza il tempo

Vediamo come il moto influenza il tempo

Senso del moto

La v della luce è costante, la traiettoria è più lungaL’OROLOGIO BATTE PIU’ LENTAMENTE

E’ valido per tutti gli orologi?

E’ valido per tutti gli orologi?

Possiamo vivere più a lungo?

Possiamo vivere più a lungo?

Un orologio ritarda in proporzione all’aumentare della velocità. Possiamo vivere più a lungo rimanendo in moto?

E’ stato verificato che un MUONE vive più a lungo se in moto ma…

Un orologio ritarda in proporzione all’aumentare della velocità. Possiamo vivere più a lungo rimanendo in moto?

E’ stato verificato che un MUONE vive più a lungo se in moto ma…

La quantità di libri letta nella vita di un MUONE è

la stessa

La quantità di libri letta nella vita di un MUONE è

la stessa

Per il muone in moto, se è vero che vive più a lungo, è anche vero che rallenta la sua capacità di lettura

Non cambia la “quantità di vita”

Paradosso dei gemelli

Quando il gemello torna a terra trova il suo gemelloinvecchiato molto più di lui….. E viceversa

Viaggia con moto rettilineo uniforme

L’osservatore da terra vede l’aviatore estremamente lento nei

movimenti , tutto nel velivolo apparerallentato

Ma per l’aviatore siamo noi cheviaggiamo a 260.000 km/s e quindi

vede noi rallentati

Un corpo in moto risulta accorciato lungo la direzione del moto

Un corpo in moto risulta accorciato lungo la direzione del moto

Questo osservatore misura il treno e lo trova lungo 100 m

Questo osservatore misura il treno e lo trova lungo 80 m

Tutto quello che si trova sul treno apparirà all’osservatore a terraaccorciato nel senso della marcia de convoglio

II

I due principi conducono alla contrazione dello spazio che

I due principi conducono alla contrazione dello spazio che

Nel caso che un corpo si muovesse alla velocità della lucesarebbe massima, scomparirebbe una dimensione.

Una velocità maggiore della luce non ha alcun significato fisico

La quarta dimensioneLa quarta dimensioneEinstein scoprì che il moto può essere ripartito ,

non solo delle dimensioni spaziali, ma anche in

quella temporale.

Einstein scoprì che il moto può essere ripartito , non solo delle dimensioni spaziali, ma anche in

quella temporale. t s t s

Corpo fermo Corpo in moto

E’ in netto contrasto con la meccanica classica che considerava anche velocità infinite: cambiano le regole di composizione di v

Per v piccole vale in prima approssimazione la meccanica classica

Una grande idea di Einstein

Una grande idea di Einstein

Tutti gli oggetti nell’universo sono sempre in moto nello spaziotempo con una velocità fissa: quella della luce

Tutti gli oggetti nell’universo sono sempre in moto nello spaziotempo con una velocità fissa: quella della luce

t

s

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Corpo fermo Corpo in moto Corpo in moto alla velocità della luce

t

s

Viene mutato profondamente

Se un corpo raggiungesse la velocità della luce, nessuna forzala potrebbe più aumentare, non si produce più accelerazione

Nella meccanica relativistica quanto più la velocità di un corpo è grande, tanto più è difficile accrescerla

Questa resistenza è la MASSA

LA MASSA AUMENTA CON LA VELOCITA’

A parità di forza si produce accelerazione diversa su sferette in moto o sferette ferme. La velocità resiste al moto come

la materia

L’energia sotto qualunque forma si comporta come la materia Non c’è differenza sostanziale tra massa ed energia

C’è una sola legge di conservazione di massa-energia

Questa equivalenza è stata dimostrata da un evento terrificante