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La teoria della relatività Martina V.
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  • 1. Il
    padre
    dellarelatività:
    Einstein
    di
    Martina Vernazza
  • 2. Chi è Einstein
    ?
  • 3. Einstein Albertè nato il 14 Marzo 1879 a Ulm nel Wurttemberg, d’origine ebraica e di cittadinanza tedesca.
  • 4. Einstein non è un bravo scolaro
    “Grazie al suo cervello troppo fantasioso e al suo spirito troppo indipendente”
    nel 1905 scopre la teoria della relatività, quando aveva solo 26 anni!
  • 5. ?
    Come è nata la “teoria della relatività”?
    ?
    ?
    ?
  • 6. La “teoria della relatività ristretta”
    è la logica conseguenza
    della “relatività galileiana” e ne costituisce il naturale ampliamento.
  • 7. Chi è Galileo
    ?
  • 8. Galileo Galilei è nato a Pisa il 15 Febbraio 1564, ed è morto l’8 Gennaio 1642.
    È stato un fisico, filosofo, astronomo e matematico italiano, padre della scienza moderna.
  • 9. Relatività galileiana?
  • 10. Galileo
  • 11. 1° principio della dinamica
  • 12. La velocità di un corpo (bocce di metallo) che scende lungo un piano inclinato aumenta.
  • 13. La velocità di un corpo (bocce di metallo) che sale lungo un piano inclinato diminuisce.
  • 14. Sul piano orizzontale la velocità non può né aumentare, né diminuire, ma rimane costante.
  • 15. Se la forza applicata a un punto materiale è uguale a zero, allora esso si muove a velocità costante.
    Tutti i corpi, per inerzia, tendono a muoversi a velocità costante, se non lo fanno, è perché ci sono delle forze che modificano questo loro movimento “naturale”.
  • 16. Quindi un ciclista che va a 30 Km/h continuerebbe a muoversi a questa velocità
    senza bisogno di pedalare.
  • 17. Perché allora
    è necessario pedalare?
  • 18. Le forze di attrito
    (ad es. quella tra i pneumatici e strada e quella con l’aria)
    causano
    Rallentamento
  • 19. Sistemi di riferimento
    inerziali
  • 20. Sistemi di riferimento
    La descrizione del moto è sempre relativa, cioè dipende dal sistema di riferimento da cui lo si osserva.
    La descrizione del moto cambia quindi a seconda del sistema di riferimento.
  • 21. Per misurare la posizione di un oggetto nello spazio occorre un sistema di riferimento
    posizione di un punto nella stanza: P(x,y,z)
    si ottengono mandando le retteperpendicolari ai tre spigoli suddetti e misurando le distanze fra l'origine ed i tre punti così ottenuti.
  • 22. Sistemi di riferimento inerziali
    Un sistema di riferimento in cui vale il primo principio della dinamica.
  • 23. È inerziale un sistema di riferimento che ha l’origine nel centro del Sole e i tre assi che puntano verso tre stelle molto lontane.
  • 24. Sono inerziali tutti i sistemi di riferimento che si muovono rispetto al sistema del Sole con velocità costante.
  • 25. Non sono inerziali …
  • 26. quando i sistemi si muovono di moto accelerato rispetto al sistema del Sole.
  • 27. Se giocassi a biliardo in una nave od in un'altra parte non riscontro alcuna differenza di comportamentonegli urti fra le palle. I due sistemiinerziali sono assolutamente identici.
  • 28. In un treno che avanza a velocità costante su binarirettilinei e lisci non si avverte nessun sobbalzo.
  • 29. In questi sistemi di riferimento non ci si accorge di essere in moto
    (a meno che non si guardi all'esterno).
  • 30. Anche se in realtà …non esiste un sistema perfettamente inerziale.
    Attriti, urti, attrazioni gravitazionali equant'altro sono sempre presenti e non possono essere completamente eliminati.
    (ad esempio gli urti su un treno)
  • 31. Galileo dedusse che …
  • 32. … le leggi della meccanica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali, qualunque sia la velocità (costante) con cui essi si muovono gli uni rispetto gli altri.
  • 33. È questo
    il principio di relatività
    galileiana.
  • 34. … Einstein riprese il cammino
    di questo sommo
    fisico italiano …
  • 35. Nel 1921Einstein ha vinto il premio Nobel per aver scoperto che la luce è costituita da fotoni
    particelle prive di massa che viaggiano nel vuoto alla velocità di 300 mila km/s.
  • 36. L’articolo sull’effetto fotoelettrico
  • 37. La velocità della luce appare la stessa in tutti i sistemi di riferimento inerziali e non si verifica nessun aumento o diminuzione della medesima.
    La luce si comporta in modo contrario alle usuali idee di movimento e di questo bisogna prenderne semplicemente atto. Siamo di fronte ad un nuovo principio naturale :
  • 38. Il principio della costanza della luce.
  • 39.
  • 40. Questo principio può apparire assurdo secondo le nostre idee comuni ma nessun esperimento è mai riuscito fino ad oggi a contraddirlo.
    correggere le nostre idee di spazio, tempo e movimento.
  • 41. Chi si occupò di modificare queste idee?
    ?
  • 42. Einstein
  • 43. Nel 1905 Einstein espose il
    principio di relatività ristretta (RR)
    come una modificazione del precedente principio di relatività galileiana (Rgal) con l'aggiunta del
    principio di costanza della velocità della luce. 
  • 44. Perché ristretta?
  • 45. Vengono considerate trasformazioni solo tra sistemi di riferimento inerziali,
    escludendo quindi i sistemi accelerati, come, per esempio, quelli sotto l'azione della forza gravitazionale.
  • 46. Le leggi della fisica devono essere le stesse in tutti
    i sistemi di riferimento inerziali
    per i quali, di conseguenza,
    lo spazio ed il tempo hanno proprietà diverse
    da quelle dettate dal senso comune.
  • 47. Secondo Einstein non si deve più considerare lo spazio ed il tempo come entità assolute, separate.
    Al contrario, spazio e tempo fanno parte di una unica realtà,
    lo spazio-tempo.
  • 48. Lo spazio-tempo è uno spazio astratto molto utile per rappresentare i dati di un moto:
    l’asse orizzontale è riferito ai tempi e quello verticale alle posizioni.
  • 49. Conseguenza della RR.
  • 50. Un corpo ha energia anche quando è in quiete e questa energia è data dalla notissima formula:
  • 51.
  • 52. Afferma cioè che massa ed energia sono due aspetti apparentemente  diversi di una medesima realtà. La massa può di conseguenza trasformarsi in energia e viceversa.
    La massa è energia
  • 53. Einstein intuì che …
  • 54. leggi della fisica dovessero essere le stesse in ognisistema di riferimento,
    non solo in quelli inerziali.
  • 55. Principio di relatività generale (RG)
  • 56. Il fatto che un campo gravitazionale è matematicamente identico
    ad un  sistema di  riferimento accelerato
    è un altro modo di esprimere il principio di equivalenza ed  è la base su cui si fonda la RG.
  • 57. Chiariamo i concetti …
  • 58. Se un ascensore spaziale è spinto da una forza esterna, l'osservatore e gli oggetti sentiranno un'accelerazione e inizieranno a muoversi verso l'alto o verso il basso. Analogamente, in presenza di un campo gravitazionale fuori dall'ascensore, le loro masse saranno spinte in qualche direzione, esattamente come accade quando sono accelerate da una forza esterna.
  • 59. Dall'interno dell'ascensore, l'osservatore non può stabilire se al di fuori c'è una forza che esercita una pressione, o una massa in quiete che li attrae.
  • 60. Un campo gravitazionale è del tutto equivalente ad un sistema di riferimento non inerziale.
    Per questo motivo in generale un campo gravitazionale è equivalente ad uno spazio curvo.
    Un campo gravitazionale incurva lo spazio-tempo.
  • 61. Curvatura dello spazio-tempo =
    distribuzione della massa e dell'energia
  • 62. La teoria afferma che lo spazio-tempo viene più o meno curvato dalla presenza di una massa; un'altra massa più piccola si muove allora come effetto di tale curvatura.
  • 63.
  • 64. Albert Einstein divenne uno scienziato famoso in tutto il mondo. Trascorse gli ultimi anni della sua vita a Princeton, adottando un look del tutto eccentrico per uno scienziato e cattedratico della sua fama, caratterizzato da abiti e palandrane piuttosto stazzonate e da capelli bianchi lunghi e incolti.
  • 65. Questo aspetto da "Scienziato dedito a cose ben più importanti del vestire" sarebbe stato poi adottato da parecchi imitatori nell'ambiente dei fisici, specialmente in Italia.
    È morto a Princeton il 18 aprile 1955.
  • 66. Sitografia
  • 67. Bibliografia
    I cento anni della teoria di Einstein
    Autore: Aurelio Ghirardi
    Casa editrice: Edizioni
    La fisica di Amaldi
    Autore: Ugo Amaldi
    Editore: Zanichelli 2007