PROGETTO LAUREE SCIENTIFICHE DALLA MECCANICA CLASSICA ALLA MECCANICA RELATIVISTICA Marzo – Aprile 2009

Progetto Lauree Scientifiche Matematica, Chimica, Fisica e Scienza dei Materiali sono discipline che stanno alla base di tutte le scienze applicate. Se sono pochi i laureati nelle discipline di base, queste non progrediscono e quindi non progrediscono anche tutti gli altri settori ad esse collegati.

Pregiudizi diffusi Il Corso di laurea in Matematica è particolarmente difficile ed impegnativo. Le teorie matematiche sono totalmente astratte e quindi al di fuori del mondo reale in cui viviamo. L’ unico sbocco lavorativo dei laureati in matematica è l’insegnamento.

Professione Matematico La professione di Matematico è la migliore secondo la classifica di JobRated.com stilata negli USA. Sono stati valutati 200 differenti mestieri alla luce di cinque criteri base: ambiente di lavoro, stress, fatica fisica, reddito e prospettive. I risultati finali premiano la professione del matematico. (1° posto) Matematico, (2° posto) Attuario, (3° posto) Statistico Il link originale a cui trovare maggiori informazioni http://www.careercast.com/jobs/content/JobsRated_10BestJobs

Progetto Lauree Scientifiche Per raggiungere l’obiettivo di produrre un aumento delle iscrizioni ai corsi di laurea in Matematica sono state organizzate diverse iniziative in tutta Italia con la collaborazione di scuola, università ed aziende. E’ prevista l’erogazione di borse di studio finanziate dall’Istituto Nazionale di Alta Matematica (INdAM). Per gli studenti delle scuole superiori vengono organizzati stages in aziende ed anche laboratori in collaborazione con docenti universitari.

DALLA MECCANICA CLASSICA ALLA MECCANICA RELATIVISTICA Introduzione storica.

Annalen der Physik Nel 1905 la prestigiosa rivista "Annalen der Physik" pubblica tre articoli su un tema completamente nuovo: la relativtà. Nel post-scriptum compare una equazione sibillina : E = Mc². L'autore è un giovane e sconosciuto impiegato dell'Ufficio Brevetti di Berna: Albert Einstein. Quindici anni dopo, le ricerche astronomiche confermano con l'esperienza la sua teoria. Nasce così uno dei grandi miti del Novecento.

CHI ERA ALBERT EINSTEIN? Gli antefatti Siamo all'inizio del 1894 sul treno Monaco - Milano e un ragazzo di 16 anni medita sul proprio futuro. Albert nasce a Ulm nel 1879 nel decennio che vede l'unificazione tedesca sotto l'egida della Prussia.

Gymnasien I Gymnasien sono gli istituti dove si forma l'elite del paese; vi si impartisce un insegnamento autoritario che esige dagli studenti un nozionismo quasi enciclopedico assieme ad una disciplina quasi militare. Sono proprio queste le cose che Albert non riesce a sopportare e decide di partire per l'Italia. Un altro movente lo spinge a lasciare la Germania: sottrarsi al servizio militare. Spera di ottenere in tempo la nazionalità svizzera (che ebbe nel 1901) in modo da non essere considerato un disertore.

Perché in Italia? Verso il 1880 il boom economico favorisce la Baviera dove risiede la famiglia Einstein. Il padre avvia un'industria per la commercializzazione di una dinamo. Ma non ha fortuna negli affari! Decide così di tentare la sorte in Italia dove la diffusione dell'elettricità sta muovendo i primi passi. Dopo il raggiungimento della famiglia in Italia, Albert decide di tentare l'ammissione in una grande scuola di ingegneria: il Politecnico di Zurigo. Albert si prepara da solo per l'esame dell'ottobre 1895, ma viene bocciato. Non si scoraggia, frequenta una scuola che prepara al concorso e l'anno dopo (1896 - Albert ha 17 anni) viene ammesso al Polytechnikum.

Mileva Maric Mileva Maric era una ragazza serba, studentessa di matematica e fisica. Alla fine dell’ottocento era davvero un fatto eccezionale che una ragazza potesse studiare in una scuola di ingegneria celebre come il Polytechnikum di Zurigo. Questo fu il primo istituto in Europa ad aprire le sue porte alle donne!

L’Ufficio brevetti di Berna Nel luglio 1900, a 21 anni, si diploma. Non gli viene offerto il posto di assistente che gli era stato prospettato. Per due anni si adatta a fare vari lavori saltuari tra cui il precettore. Nel giugno 1902 riesce a trovare un impiego stabile all’Ufficio Brevetti di Berna. Questi anni vedono la perdita della figlia, il fallimento della vita professionale della fidanzata, i continui contrasti con la famiglia finiti soltanto nel 1902 con la morte del padre. Eppure proprio in quel periodo Albert elabora e matura gli straordinari lavori del 1905. Come lui stesso ha più volte confermato, la forza di sopportare le difficoltà della vita le trova proprio nella riflessione e nella gioia del pensiero.

LA FISICA PRIMA DELLA RELATIVITA’ Quando Einstein inizia la sua carriera scientifica, nei primi anni del Novecento, la fisica attraversa un periodo di crisi. Nella fisica degli inizi Novecento, coesistono due teorie: la meccanica e l’elettromagnetismo. Purtroppo queste due teorie si contraddicono in molti aspetti.

Le origini e l’elettromagnetismo Le origine della relatività sono da ricercare nell’elettromagnetismo. Alla fine dell’800 l’elettromagnetismo e l’ottica vengono collegati e interpretati tramite le cosiddette equazioni di Maxwell. Per i fisici dell’800 anche la luce aveva bisogno di un mezzo entro il quale propagarsi: l’etere. Esso aveva ragione di esistere unicamente come veicolo per la propagazione della luce. L’ipotesi di esistenza dell’etere poneva i fenomeni elettromagnetici in una situazione particolare rispetto al resto della fisica.

Relatività galileiana Le leggi della fisica sono le stesse rispetto ad osservatori privilegiati, detti inerziali, in quiete o animati l’uno rispetto all’altro di moto traslatorio rettilineo ed uniforme (principio di relatività galileiana): le leggi della meccanica sono invarianti rispetto alle trasformazioni di Galileo. Le equazioni di Maxwell non sono invarianti per trasformazioni di Galileo. Questa considerazione mise in dubbio la validità del principio di relatività galileiana e quindi l’equivalenza di tutti gli osservatori inerziali. In soli sei mesi Einstein sciolse il groviglio di contraddizioni in cui si dibatteva la fisica. Nel giugno del 1905 elabora la teoria della relatività speciale (o ristretta), una teoria della luce che fa a meno dell’etere e nella quale scompare la contraddizione tra meccanica ed elettromagnetismo.

Dopo il 1905 Nel 1907 comincia a pensare alla relatività generale. Un tempo si diceva che solo tre persone al mondo erano in grado di comprenderne gli aspetti matematici. Questa è certo una esagerazione, ma ad Einstein occorsero nuovi strumenti matematici che trovò in grandi matematici del suo tempo (Grossmann, Minkowski, Ricci Curbastro).

…dopo il 1905 1908: Università di Berna 1911: Università di Praga 1912: Politecnico di Zurigo 1914: Università di Berlino 1922: premio Nobel per i suoi lavori sull’effetto fotoelettrico. 1933: lascia la Germania ed emigra negli Stati Uniti. Morirà il 18 Aprile del 1955.

Richiami di Meccanica Classica Cinematica Cinetica o Geometria delle masse Dinamica TEMPO ASSOLUTO OSSERVATORE TRASFORMAZIONI GALILEIANE

Tempo Assoluto Ognuno di noi è in grado di ordinare sequenzialmente gli eventi classificandoli in anteriori, posteriori e simultanei. Rappresentazione matematica del tempo.

Osservatore Il moto dei corpi ha carattere relativo, cioè dipende dall’ente cui il moto stesso è riferito. Per studiare un moto occorre precisare bene l’ente cui è riferito: occorre cioè introdurre la definizione di OSSERVATORE. Osservatore è l’insieme di un corpo rigido cui è associato un riferimento cartesiano ortonormale ad esso solidale e di un orologio.