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curvatura_dello_spazio-tempo [29/05/2020 11:08] – [Come misurare il raggio $R$?] Roberto Puzzanghera | curvatura_dello_spazio-tempo [21/09/2023 18:18] – Roberto Puzzanghera |
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Einstein interpreta ciò in termini di **curvatura dello spazio-tempo**: se non ci fosse la gravità (e quindi le forze di marea) le due masse non cambierebbero la loro distanza e nello $s-t$ le due rette parallele non divergerebbero. Ma lo spazio-tempo è curvo ed esse non stanno ferme pur non essendo soggette a forze. La curvatura è introdotta dalla massa che ha generato il [[campo gravitazionale]]. | Einstein interpreta ciò in termini di **curvatura dello spazio-tempo**: se non ci fosse la gravità (e quindi le forze di marea) le due masse non cambierebbero la loro distanza e nello $s-t$ le due rette parallele non divergerebbero (che brutta parola! ma non me ne viene altra). Ma lo spazio-tempo è curvo ed esse non stanno ferme pur non essendo soggette a forze. La curvatura è introdotta dalla massa che ha generato il [[campo gravitazionale]]. |
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Ma se lo spazio-tempo è deformato e non è piano, com'è fatto? Che forma ha? Di solito si illustra il concetto con figure come questa, che però non rappresenta la vera geometria (la forma) dello spazio-tempo. | Ma se lo spazio-tempo è deformato e non è piano, com'è fatto? Che forma ha? Di solito si illustra il concetto con figure come questa, che però non rappresenta la vera geometria (la forma) dello spazio-tempo. |
Disegnamo il triangolo sferico $ABP$. Da due punti $A$ e $B$, sullo stesso parallelo, tracciamo le distanze dal polo $\widehat{AP}$ e $\widehat{BP}$. Queste distanze, uguali tra loro, sono archi di cerchio massimo, cioè delle [[geodetiche]]. Quando su $\widehat{AP}$ si percorre un tratto curvilineo di lunghezza $s$, si perviene in $A'$; allo stesso modo da $B$ si giunge in $B'$. Ora, la distanza $\widehat{A'B'}$ è approssimativamente uguale all'arco di cerchio di raggio $R'$. Dico approssimativamente perchè questo NON è un [[cerchio massimo]], ma possiamo trascurare l'errore se consideriamo l'angolo diedro $\beta$ abbastanza piccolo. | Disegnamo il triangolo sferico $ABP$. Da due punti $A$ e $B$, sullo stesso parallelo, tracciamo le distanze dal polo $\widehat{AP}$ e $\widehat{BP}$. Queste distanze, uguali tra loro, sono archi di cerchio massimo, cioè delle [[geodetiche]]. Quando su $\widehat{AP}$ si percorre un tratto curvilineo di lunghezza $s$, si perviene in $A'$; allo stesso modo da $B$ si giunge in $B'$. Ora, la distanza $\widehat{A'B'}$ è approssimativamente uguale all'arco di cerchio di raggio $R'$. Dico approssimativamente perchè questo NON è un [[cerchio massimo]], ma possiamo trascurare l'errore se consideriamo l'angolo diedro $\beta$ abbastanza piccolo. |
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La distanza $y_0$ tra $A$ e $B$, nel viaggio verso il polo, è diventata $y=\widehat{A'B'}$, che è minore di $y_0$ perchè ci stiamo muovendo su una sfera. **Noi vogliamo scoprire con quale legge varia $y$, e nel contempo misurare il raggio di curvatura $R$**. | La distanza $y_0$ tra $A$ e $B$, nel viaggio verso il polo, è diventata $y=\widehat{A'B'}$, che è minore di $y_0$ perchè ci stiamo muovendo su una sfera. **Noi vogliamo scoprire con quale legge varia $y$, che è la distanza tra due [[geodetiche]], e nel contempo misurare il raggio di curvatura $R$**. |
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{{ :relativita:curvatura-st.png |}} | {{ :relativita:curvatura-st.png |}} |
\end{equation} | \end{equation} |
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In quest'ultima formula ho messo $R_C$ al posto di $R$ per intendere il **raggio di curvatura** $R_C$ e per definire la //curvatura di Gauss// di una superficie **qualunque**. Il fatto che questo risultato lo si possa generalizzare a un qualunque tipo di superficie lo dobbiamo a Gauss. | In quest'ultima formula ho messo $R_C$ al posto di $R$ per intendere il **raggio di curvatura** $R_C$, che ci servirà per definire la //curvatura di Gauss// di una superficie **qualunque**. Il fatto che il calcolo qui fatto lo si possa generalizzare a un qualunque tipo di superficie lo dobbiamo a Gauss. |
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Il primo membro della $\eqref{4}$ ha segno positivo, ma anche il secondo membro, nonostante il segno $-$. Infatti la derivata seconda è anch'essa negativa; per convincerci di ciò è sufficiente ricordare che la funzione $\eqref{3}$, per valori piccoli di $s$, ha la concavità rivolta verso il basso e perciò la $y''$ è negativa. | Il primo membro della $\eqref{4}$ ha segno positivo, ma anche il secondo membro, nonostante il segno $-$. Infatti la derivata seconda è anch'essa negativa; per convincerci di ciò è sufficiente ricordare che la funzione $\eqref{3}$, per valori piccoli di $s$, ha la concavità rivolta verso il basso e perciò la $y''$ è negativa. |
\end{equation} | \end{equation} |
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Allora la curvatura vicino a una massa $M$ dipende solo dalla sua densità. Si capisce che l'implosione di una stella e il conseguente aumento di $\rho$ implica un consistente aumento della curvatura dello spazio-tempo nelle sue vicinanze. | Allora la curvatura prodotta da una massa $M$ dipende solo dalla sua densità. Si capisce che l'implosione di una stella e il conseguente aumento di $\rho$ implica un consistente aumento della curvatura dello spazio-tempo nelle sue vicinanze. |
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===== Problemi ===== | ===== Problemi ===== |