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ALCUNE RIVOLUZIONI SCIENTIFICHE DEL XX SECOLO 1919: Albert Einstein formula la teoria della 1919: Albert Einstein formula la teoria della relatività generale.

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1 ALCUNE RIVOLUZIONI SCIENTIFICHE DEL XX SECOLO 1919: Albert Einstein formula la teoria della 1919: Albert Einstein formula la teoria della relatività generale relatività generale Prima metà del secolo: Studio delle Forze Prima metà del secolo: Studio delle Forze fondamentali della natura e sviluppi della fondamentali della natura e sviluppi della meccanica quantistica meccanica quantistica 1900 : MAX Planck ipotizza la natura quantistica 1900 : MAX Planck ipotizza la natura quantistica degli scambi di energia a livello elementare degli scambi di energia a livello elementare 1905: Albert Einstein formula le equazioni 1905: Albert Einstein formula le equazioni della relatività speciale e intuisce della relatività speciale e intuiscerelatività lequivalenza tra massa ed energia (E=mc²) lequivalenza tra massa ed energia (E=mc²) 1919: Albert Einstein formula la teoria della 1919: Albert Einstein formula la teoria della relatività generale relatività generale Prima metà del secolo: Studio delle Forze fondamentali della Prima metà del secolo: Studio delle Forze fondamentali della natura e sviluppi della meccanica quantistica natura e sviluppi della meccanica quantistica

2 Oltre allo spazio non esiste neanche un tempo assoluto perché la misura della durata di un fenomeno dipende dalla velocità dellosservatore. Oltre allo spazio non esiste neanche un tempo assoluto perché la misura della durata di un fenomeno dipende dalla velocità dellosservatore. POSTULATI DELLA RELATIVITA RISTRETTA 1.LE LEGGI DELLA FISICA SONO LE STESSE IN TUTTI I SISTEMI INERZIALI 2.LA VELOCITA DELLA LUCE NEL VUOTO E C= Km/s INDIPENDENTEMENTE DAL MOTO DELLA SORGENTE E DELLOSSERVATORE

3 Alle alte velocità, confrontabili con quella della luce, il tempo è privato e non pubblico e quindi le misure di tempo fatte da osservatori inerziali diversi non sono necessariamente in accordo fra loro. Diventa quindi necessario concepire la realtà secondo le variabili x,y,z,t che tra loro si scambiano dando vita allo spazio-tempo.

4 IL PARADOSSO DEI GEMELLI IL PARADOSSO DEI GEMELLI Come conseguenza della dilatazione del tempo, tutti i fenomeni che avvengono in una nave spaziale in moto rettilineo uniforme rispetto alla Terra sono più lenti rispetto alla durate che essi hanno quando la nave è ferma. Come conseguenza della dilatazione del tempo, tutti i fenomeni che avvengono in una nave spaziale in moto rettilineo uniforme rispetto alla Terra sono più lenti rispetto alla durate che essi hanno quando la nave è ferma. Immaginiamo due gemelli Marco e Claudio di 25 anni detà; Marco parte con una nave spaziale che si muove Immaginiamo due gemelli Marco e Claudio di 25 anni detà; Marco parte con una nave spaziale che si muove a velocità costante v rispetto alla Terra e quindi rispetto a velocità costante v rispetto alla Terra e quindi rispetto a Claudio. Poichè tutti i fenomeni, compresi quelli biologici, nella nave spaziale subiscono un rallentamento, ritornando sulla Terra Marco trova Claudio più invecchiato. a Claudio. Poichè tutti i fenomeni, compresi quelli biologici, nella nave spaziale subiscono un rallentamento, ritornando sulla Terra Marco trova Claudio più invecchiato.

5 Leffetto è tanto più consistente quanto maggiore è la velocità v della nave spaziale, mentre è praticamente insignificante a velocità trascurabile rispetto alla velocità c della luce. Supponendo che Marco voli 10 anni a velocità v=0,98c rispetto alla Terra, per Claudio sarebbe passato un tempo pari a 50 anni Alla fine Marco avrà solo 35 anni, mentre Claudio ne avrà 75. Naturalmente, però, questa giovinezza non potrà essere sperimentalmente verificata fino a quando non si potranno raggiungere velocità prossime a quella della luce

6 CRISI DELLA FISICA CLASSICA E PRIMI SVILUPPI DELLA MECCANICA QUANTISTICA Linterpretazione del mondo macroscopico era descritta dallequazioni fondamentale della meccanica F= ma (seconda legge di Newton) Linterpretazione del mondo macroscopico era descritta dallequazioni fondamentale della meccanica F= ma (seconda legge di Newton) Esiste una costante fondamentale ( la costante di Planck) : h = 6,626 * J*s Esiste una costante fondamentale ( la costante di Planck) : h = 6,626 * J*s ( dimensioni di unazione) ( dimensioni di unazione) che determina i limiti di applicabilità della fisica classica che determina i limiti di applicabilità della fisica classica

7 Criterio Se per un sistema fisico ogni Se per un sistema fisico ogni variabile dinamica con le dimensioni variabile dinamica con le dimensioni di unazione assume un valore numerico confrontabili con la costante h allora il sistema deve essere descritto nellambito della fisica quantistica di unazione assume un valore numerico confrontabili con la costante h allora il sistema deve essere descritto nellambito della fisica quantistica Se ogni variabile è molto grande rispetto ad h, allora le leggi della fisica classica sono valide con sufficiente precisione Se ogni variabile è molto grande rispetto ad h, allora le leggi della fisica classica sono valide con sufficiente precisione

8 PRINCIPIO DINDETERMINAZIONE Esiste un limite teorico alla precisione con cui si possono misurare contemporaneamente coppie di variabili dinamiche (ad es. s, v). Esiste un limite teorico alla precisione con cui si possono misurare contemporaneamente coppie di variabili dinamiche (ad es. s, v). Questo perché latto di misurare una delle due variabili, provoca nel sistema alterazioni tali da rendere la misurazione dellaltra completamente inattendibile : Questo perché latto di misurare una delle due variabili, provoca nel sistema alterazioni tali da rendere la misurazione dellaltra completamente inattendibile : s* p >= h /2 s* p >= h /2

9 1. Processi di cambiamento e trasformazioni La realtà che ci circonda è in continuo divenire. Accorgersi dei cambiamenti e delle trasformazioni, trovare i criteri per descriverli è uno dei compiti del sapere scientifico. Nella realtà occorre spesso ragionare per indizi, formulare una molteplicità di ipotesi per ricostruire processi lentissimi o rapidissimi. Risulta sicuramente utile ed efficace rintracciare, attraverso lesperienza effettuata dagli studenti nel laboratorio didattico, tutto ciò che rimane costante e garantisce identità. E? importante avvicinarsi alla comprensione delle cause e delle variabili che regolano i processi mediante il criterio del confronto, osservando eventi e fenomeni, a diverse scale di grandezza, nelle trasformazioni che avvengono nellambiente e nellevoluzione stessa dei sistemi tecnologici.

10 1.Energia: trasformazioni, impieghi, fonti primarie Ogni fenomeno osservato è connesso con trasformazioni di energia attraverso la conversione da una forma ad unaltra. Lenergia si presenta sotto molteplici aspetti e obbedisce ad un numero ristretto di leggi e principi, alla base di un qualunque processo di trasformazione. In questottica, si considera lesigenza di fornire gli strumenti di comprensione relativi ai rapporti che legano tra loro sviluppo scientifico, sviluppo sociale e problemi ambientali. Riveste importanza fondamentale la conoscenza delle fonti primarie di energia e i rischi per lambiente e per la salute.

11 2.Ambiente e tecnologia Territorio e tecnologia sono temi che indicano linterazione tra Uomo e natura, attraverso le azioni con cui la società organizza il proprio sviluppo sfruttando le risorse naturali. Un ruolo fondamentale rivestono, in questo contesto, le discipline scientifiche che si occupano, in primo luogo, dello studio dellambiente visto come spazio in cui viviamo, delle risorse che utilizziamo e dei processi che li governano, così da prevedere la loro evoluzione ed, eventualmente, i rischi e il degrado che possono derivarne. I settori possibili di analisi sono legati ai seguenti temi: a. Difesa del suolo e prevenzione dei rischi naturali b. Monitoraggio ambientale c. Tecnologia di risanamento ambientale d. Applicazioni ambientali territoriali con particolare riferimento alle varie forme dinquinamento, alle varie forme di energia, la loro conversione e trasformazione


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