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relatività generale fisica quantistica Pilastri della fisica moderna.

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Presentazione sul tema: "relatività generale fisica quantistica Pilastri della fisica moderna."— Transcript della presentazione:

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3 relatività generale fisica quantistica Pilastri della fisica moderna

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9 I tre conflitti della fisica Leggi del moto newtoniane Leggi elettromagnetismo Maxwell SOLUZIONE: la relatività ristretta

10 I tre conflitti della fisica SOLUZIONE: la relatività generale Forze newtoniane gravitazionali Relatività ristretta

11 I tre conflitti della fisica

12 La materia UP DOWN PROTONENEUTRONE CHE VEDIAMO è FATTA DI

13 ALTRE PARTICELLE Identica allelettrone con massa maggiore di 200 volte

14 Tutte con una loro antiparticella

15 Le forze fondamentali sono quattro

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17 Tiene insieme i protoni e i neutroni nei nuclei

18 Responsabile del decadimento radioattivo di sostanze come luranio

19 La Relatività Ristretta Nacque come tentativo di spiegazione di quanto accade nel campo dellelettromagnetismo

20 DUE CARICHE ELETTRICHE SI ATTRAGGONO SE SONO DI SEGNO DIFFERENTE E SI RESPINGONO SE SONO DELLO STESSO SEGNO FORZE ELETTRICHE E MAGNETICHE COME AZIONE A DISTANZA

21 Diede forma matematica agli esperimenti di Faraday e diede Una serie di ragioni per pensare la LUCE COME UN FENOMENO ELETTROMAGNETICO

22 MEZZO DI TRASMISSIONE DELLA LUCE E DEGLI EFFETTI ELETTROMAGNETICI

23 ETERE CONTINUO MATERIA, ENERGIA ELETTRONE, LUCE DISCONTINUI, DISCRETI FENOMENI QUANTISTICI MATERIA, ENERGIA ELETTRONE, LUCE DISCONTINUI, DISCRETI FENOMENI QUANTISTICI

24 Leggi quantitative dei fenomeni elettromagnetici Secondo le equazioni avrebbero dovuto manifestarsi riscontrabili effetti del moto attraverso letere ma nessun effetto venne riscontrato

25 VENTO DETERE LUCE In questo caso la luce dovrebbe viaggiare più velocemente In questo caso la luce dovrebbe viaggiare meno velocemente

26 VENTO DETERE LUCE In questo caso la luce dovrebbe viaggiare più velocemente In questo caso la luce dovrebbe viaggiare meno velocemente E INVECE IL MOTO DELLA LUCE ERA LO STESSO NEI DUE CASI

27 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

28 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 allaltro 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 dellosservatore Principio di relatività : le leggi che regolano tutti i fenomeni fisici sono le stesse per due osservatori animati di mot rettilineo uniforme uno rispetto allaltro 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 dellosservatore

29 Primo concetto messo in discussione: la SIMULTANEITA AB M 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?

30 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 losservatore in M sulla strada ferrata, ma sono successivi per losservatore M sul treno

31 Bisognava riconsiderare il TEMPO TEMPO UNIVERSALE TEMPO PROPRIO

32 Orologio 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

33 Orologio a luce Vediamo come il moto influenza il tempo Senso del moto La v della luce è costante, la traiettoria è più lunga LOROLOGIO BATTE PIU LENTAMENTE

34 E valido per tutti gli orologi?

35 Possiamo vivere più a lungo? Un orologio ritarda in proporzione allaumentare 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 allaumentare della velocità. Possiamo vivere più a lungo rimanendo in moto? E stato verificato che un MUONE vive più a lungo se in moto ma…

36 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

37 Paradosso dei gemelli Quando il gemello torna a terra trova il suo gemello invecchiato molto più di lui….. E viceversa Viaggia con moto rettilineo uniforme

38 Losservatore da terra vede laviatore estremamente lento nei movimenti, tutto nel velivolo appare rallentato Ma per laviatore siamo noi che viaggiamo a km/s e quindi vede noi rallentati

39 Un corpo in moto risulta accorciato lungo la direzione del moto

40 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 allosservatore a terra accorciato nel senso della marcia de convoglio

41 I I I due principi conducono alla contrazione dello spazio che Nel caso che un corpo si muovesse alla velocità della luce sarebbe massima, scomparirebbe una dimensione. Una velocità maggiore della luce non ha alcun significato fisico

42 La quarta dimensione Einstein 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. ts t s Corpo fermo Corpo in moto

43 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

44 Una grande idea di Einstein Tutti gli oggetti nelluniverso sono sempre in moto nello spaziotempo con una velocità fissa: quella della luce t s t s Corpo fermoCorpo in moto Corpo in moto alla velocità della luce t s

45 Viene mutato profondamente Se un corpo raggiungesse la velocità della luce, nessuna forza la 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

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

47 Lenergia sotto qualunque forma si comporta come la materia Non cè differenza sostanziale tra massa ed energia Cè una sola legge di conservazione di massa-energia Questa equivalenza è stata dimostrata da un evento terrificante


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