principio_di_relativita

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principio_di_relativita [24/01/2015 18:19] – [Ma quale riposo assoluto!] Roberto Puzzangheraprincipio_di_relativita [21/04/2023 18:21] (versione attuale) – [Esiste solo il moto relativo] Roberto Puzzanghera
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 Il **Principio di Relatività** è speciale: non ha a che fare con una particolare legge fisica, ma con //tutte// le leggi fisiche. Il **Principio di Relatività** è speciale: non ha a che fare con una particolare legge fisica, ma con //tutte// le leggi fisiche.
  
-{{:relativita:navilio.jpg |}}+Così ce lo spiega [[https://it.wikipedia.org/wiki/Galileo_Galilei|Galileo]] nel suo //Dialogo sui due massimi sistemi del mondo//:
  
-Così ce lo spiega Galileo nel suo //Dialogo sui due massimi sistemi del mondo//:+<WRAP round box> 
 +{{ :relativita:navilio.jpg|}}
  
-//Riserratevi con qualche amico nella maggiore stanza che sia sotto coverta di alcun gran navilio, e quivi fate d'aver mosche, farfalle e simili animaletti volanti; siavi anco un gran vaso d'acqua, e dentrovi de' pescetti; sospendasi anco in alto qualche secchiello, che a goccia a goccia vadia versando dell'acqua in un altro vaso di angusta bocca, che sia posto a basso: e stando ferma la nave, osservate diligentemente come quelli animaletti volanti con pari velocità vanno verso tutte le parti della stanza; i pesci si vedranno andar notando indifferentemente per tutti i versi; le stille cadenti entreranno tutte nel vaso sottoposto; e voi, gettando all'amico alcuna cosa, non piú gagliardamente la dovrete gettare verso quella parte che verso questa, quando le lontananze sieno eguali; e saltando voi, come si dice, a piè giunti, eguali spazii passerete verso tutte le parti. Osservate che avrete diligentemente tutte queste cose, benché niun dubbio ci sia che mentre il vassello sta fermo non debbano succeder cosí, fate muover la nave con quanta si voglia velocità; ché (pur che il moto sia uniforme e non fluttuante in qua e in là) voi non riconoscerete una minima mutazione in tutti li nominati effetti, né da alcuno di quelli potrete comprender se la nave cammina o pure sta ferma: voi saltando passerete nel tavolato i medesimi spazii che prima, né, perché la nave si muova velocissimamente, farete maggior salti verso la poppa che verso la prua, benché, nel tempo che voi state in aria, il tavolato sottopostovi scorra verso la parte contraria al vostro salto; e gettando alcuna cosa al compagno, non con piú forza bisognerà tirarla, per arrivarlo, se egli sarà verso la prua e voi verso poppa, che se voi fuste situati per l'opposito; le gocciole cadranno come prima nel vaso inferiore, senza caderne pur una verso poppa, benché, mentre la gocciola è per aria, la nave scorra molti palmi; i pesci nella lor acqua non con piú fatica noteranno verso la precedente che verso la sussequente parte del vaso, ma con pari agevolezza verranno al cibo posto su qualsivoglia luogo dell'orlo del vaso; e finalmente le farfalle e le mosche continueranno i lor voli indifferentemente verso tutte le parti, né mai accaderà che si riduchino verso la parete che riguarda la poppa, quasi che fussero stracche in tener dietro al veloce corso della nave, dalla quale per lungo tempo, trattenendosi per aria, saranno state separate; e se abbruciando alcuna lagrima d'incenso si farà un poco di fumo, vedrassi ascender in alto ed a guisa di nugoletta trattenervisi, e indifferentemente muoversi non piú verso questa che quella parte./+Riserratevi con qualche amico nella maggiore stanza che sia sotto coverta di alcun gran navilio, e quivi fate d'aver mosche, farfalle e simili animaletti volanti; siavi anco un gran vaso d'acqua, e dentrovi de' pescetti; sospendasi anco in alto qualche secchiello, che a goccia a goccia vadia versando dell'acqua in un altro vaso di angusta bocca, che sia posto a basso: e stando ferma la nave, osservate diligentemente come quelli animaletti volanti con pari velocità vanno verso tutte le parti della stanza; i pesci si vedranno andar notando indifferentemente per tutti i versi; le stille cadenti entreranno tutte nel vaso sottoposto; e voi, gettando all'amico alcuna cosa, non piú gagliardamente la dovrete gettare verso quella parte che verso questa, quando le lontananze sieno eguali; e saltando voi, come si dice, a piè giunti, eguali spazii passerete verso tutte le parti. Osservate che avrete diligentemente tutte queste cose, benché niun dubbio ci sia che mentre il vassello sta fermo non debbano succeder cosí, fate muover la nave con quanta si voglia velocità; ché (pur che il moto sia uniforme e non fluttuante in qua e in là) voi non riconoscerete una minima mutazione in tutti li nominati effetti, né da alcuno di quelli potrete comprender se la nave cammina o pure sta ferma: voi saltando passerete nel tavolato i medesimi spazii che prima, né, perché la nave si muova velocissimamente, farete maggior salti verso la poppa che verso la prua, benché, nel tempo che voi state in aria, il tavolato sottopostovi scorra verso la parte contraria al vostro salto; e gettando alcuna cosa al compagno, non con piú forza bisognerà tirarla, per arrivarlo, se egli sarà verso la prua e voi verso poppa, che se voi fuste situati per l'opposito; le gocciole cadranno come prima nel vaso inferiore, senza caderne pur una verso poppa, benché, mentre la gocciola è per aria, la nave scorra molti palmi; i pesci nella lor acqua non con piú fatica noteranno verso la precedente che verso la sussequente parte del vaso, ma con pari agevolezza verranno al cibo posto su qualsivoglia luogo dell'orlo del vaso; e finalmente le farfalle e le mosche continueranno i lor voli indifferentemente verso tutte le parti, né mai accaderà che si riduchino verso la parete che riguarda la poppa, quasi che fussero stracche in tener dietro al veloce corso della nave, dalla quale per lungo tempo, trattenendosi per aria, saranno state separate; e se abbruciando alcuna lagrima d'incenso si farà un poco di fumo, vedrassi ascender in alto ed a guisa di nugoletta trattenervisi, e indifferentemente muoversi non piú verso questa che quella parte. 
-===== Se il PR non valesse non vi sarebbero leggi della natura =====+</WRAP>
  
-{{ :relativita:up-down.gif?300|}}+===== Se il PR non valesse non vi sarebbero leggi della natura =====
  
-Galileo afferma che il naviglio, e con esso tutti i [[sistema di riferimento inerziale|riferimenti inerziali]], sono equivalenti per quanto riguarda lo studio dei fenomeni fisici. Ok, ok, Galileo fa solo riferimento a fenomeni meccanici, ma è fuori dubbio che se fosse qui oggi allargherebbe la validità del suo principio a tutte le leggi del mondo, come fece Einstein all'inizio del Novecento.+Galileo afferma che il naviglio, e con esso tutti i [[sistema di riferimento inerziale|riferimenti inerziali]], sono equivalenti per quanto riguarda lo studio dei fenomeni fisici. Ok, ok, Galileo fa riferimento solo a fenomeni meccanici, ma è fuori dubbio che se fosse qui oggi allargherebbe la validità del suo principio a tutte le leggi del mondo, come fece Einstein all'inizio del Novecento.
  
 Questo sembra semplice e intuitivo da capire (non far finta di no tu...): i telefonini, le macchine, i frigoriferi non funzionano allo stesso modo se li metto in moto in un treno? Infatti le formule e le leggi che usa un passeggero di un treno per spiegare il funzionamento del frigorifero sono le stesse che usa il capostazione.  Questo sembra semplice e intuitivo da capire (non far finta di no tu...): i telefonini, le macchine, i frigoriferi non funzionano allo stesso modo se li metto in moto in un treno? Infatti le formule e le leggi che usa un passeggero di un treno per spiegare il funzionamento del frigorifero sono le stesse che usa il capostazione. 
  
-Abbiamo disseminato il Sistema Solare di navicelle che si muovono rispetto alla Terra. In essi vi sono strumenti per osservare la realtà, strumenti che funzionano sui principi fisici affinati quaggiù sulla Terra, e danno prova di funzionare perfettamente seppur in moto relativo rispetto a noi. Non è una prova del fatto che leggi fisicche sono [[invariante|invarianti]]?+Abbiamo disseminato il Sistema Solare di navicelle che si muovono rispetto alla Terra. In essi vi sono strumenti per osservare la realtà, strumenti che funzionano sui principi fisici affinati quaggiù sulla Terra, e danno prova di funzionare perfettamente seppur in moto relativo rispetto a noi. Non è una prova del fatto che le leggi fisiche sono [[invariante|invarianti]]?
  
 Oppure pensiamo alle stelle e alle galassie. Abbiamo modelli che ci descrivono bene come funzionano, abbiamo osservato gli [[spettroscopia|spettri atomici]] e molecolari delle loro atmosfere e abbiamo prova che quelle strutture atomiche e molecolari funzionano con le stesse leggi dell'[[elettromagnetismo]] e della [[meccanica quantistica]] che valgono nel riferimento solidale con la Terra. Non è questa una prova dell'[[invariante|invarianza]] delle leggi fisiche? Oppure pensiamo alle stelle e alle galassie. Abbiamo modelli che ci descrivono bene come funzionano, abbiamo osservato gli [[spettroscopia|spettri atomici]] e molecolari delle loro atmosfere e abbiamo prova che quelle strutture atomiche e molecolari funzionano con le stesse leggi dell'[[elettromagnetismo]] e della [[meccanica quantistica]] che valgono nel riferimento solidale con la Terra. Non è questa una prova dell'[[invariante|invarianza]] delle leggi fisiche?
Linea 44: Linea 45:
   * Gli esiti degli esperimenti scientifici.   * Gli esiti degli esperimenti scientifici.
   * La struttura delle leggi fisiche, ovvero i fenomeni fisici, le relazioni che intercorrono tra le grandezze fisiche.   * La struttura delle leggi fisiche, ovvero i fenomeni fisici, le relazioni che intercorrono tra le grandezze fisiche.
-  * Il valore delle costanti fondamentali, come ad esempio la [[costante di gravitazione universale]] $G$, la [[costante di Planck]] $h$, la [[velocità della luce]] $c$, la massa (a riposo) dell'elettrone, la carica dell'elettrone.+  * Il valore delle costanti fondamentali, come ad esempio la [[costante di gravitazione universale]] $G$, la [[costante di Planck]] $h$, la [[velocità della luce]] $c$, la massa dell'elettrone, la carica dell'elettrone.
  
 ===== Esiste solo il moto relativo ===== ===== Esiste solo il moto relativo =====
  
-L’uguaglianza di diritti fra tutti i [[sistema di riferimento inerziale|riferimenti inerziali]] ci obbliga a non dare a nessuno di essi il privilegio di potersi fregiare del titolo di [[spazio assoluto|riferimento assoluto]], rispetto al quale misurare la velocità assoluta degli altri. +L’uguaglianza "di dirittifra tutti i [[sistema di riferimento inerziale|riferimenti inerziali]] ci obbliga a non concedere a nessuno di essi il privilegio di potersi fregiare del titolo di [[spazio assoluto|riferimento assoluto]], rispetto al quale misurare la velocità assoluta degli altri. 
-Conta solo il moto relativo. Lo [[spazio assoluto]] non deve esistere per questioni di uguaglianza tra i riferimenti, pena la violazione del PR.+Conta solo il moto relativo. Lo [[spazio assoluto]] non può essere concepito per questioni di equivalenza tra i riferimenti inerziali, pena la violazione del PR.
  
 ===== Ma sono proprio tutti equivalenti? ===== ===== Ma sono proprio tutti equivalenti? =====
Linea 100: Linea 101:
 L'esempio del suono non deve indurre a credere che vi sia una qualche [[spazio assoluto|inerzia assoluta]] riconoscibile, quella dell'aria ad esempio. L'esempio del suono non deve indurre a credere che vi sia una qualche [[spazio assoluto|inerzia assoluta]] riconoscibile, quella dell'aria ad esempio.
  
-Se esistesse un [[spazio assoluto|sistema di riferimento assoluto]], fermo, in eterna quiete, quello che Newton chiamava **spazio assoluto**, e se dunque noi riuscissimo a misurare la velocità del nostro riferimento rispetto ad esso, il Principio di Relatività (PR) sarebbe falso, dato che esso afferma che non si possono fare esperimenti fisici che mettano in luce differenze di un riferimento rispetto all’altro. +Se esistesse un [[spazio assoluto|sistema di riferimento assoluto]], fermo, in eterna quiete, quello che Newton chiamava **[[spazio assoluto]]**, e se dunque noi riuscissimo a misurare la velocità del nostro riferimento rispetto ad esso, il Principio di Relatività (PR) sarebbe falso, dato che esso afferma che non si possono fare esperimenti fisici che mettano in luce differenze di un riferimento rispetto all’altro. 
  
 ===== E gli esperimenti con la luce come debbono andare? ===== ===== E gli esperimenti con la luce come debbono andare? =====
Linea 110: Linea 111:
   * è un’onda elettromagnetica che si propaga anche nel vuoto, quindi senza bisogno di un mezzo vibrante;   * è un’onda elettromagnetica che si propaga anche nel vuoto, quindi senza bisogno di un mezzo vibrante;
   * nel vuoto ha la velocità di $300.000 Km/s$, che indichiamo con la lettera $c$;   * nel vuoto ha la velocità di $300.000 Km/s$, che indichiamo con la lettera $c$;
-  * non possiamo frenare o accelerare la luce. Se lanciamo la lanterna che la emette, non possiamo sperare che essa vada più veloce. Trattandosi di un’onda, la sua velocità non può essere influenzata in tal modo come avviene invece per gli oggetti dodati di massa. Quando entra in un mezzo trasparente (aria, vetro) rallenta la sua velocità, poi riemerge riportandosi alla velocità di $300.000 Km/s$;+  * non possiamo frenare o accelerare la luce. Se lanciamo la lanterna che la emette, non possiamo sperare che essa vada più veloce. Trattandosi di un’onda, la sua velocità non può essere influenzata in tal modo come avviene invece per gli oggetti dotati di massa. Quando entra in un mezzo trasparente (aria, vetro) rallenta la sua velocità, poi riemerge riportandosi alla velocità di $300.000 Km/s$;
   * **non c’è un riferimento privilegiato** (come l’aria per il suono) **rispetto al quale considerare il suo moto** perché la luce non ha bisogno di un mezzo materiale per propagarsi.   * **non c’è un riferimento privilegiato** (come l’aria per il suono) **rispetto al quale considerare il suo moto** perché la luce non ha bisogno di un mezzo materiale per propagarsi.
  
Linea 137: Linea 138:
 ==== Il GPS ==== ==== Il GPS ====
  
-Una prova del fatto che la velocità della luce è costante in tutti i riferimenti è il funzionamento del **GPS** (Global Positioning System). I satelliti che ci mandano il segnale sono in orbita geostazionaria e dai loro tempi di arrivo ricaviamo la nostra posizione. Mentre ruotano e ci inviano segnali seguono anche il moto della Terra intorno al Sole. Quindi ogni 12 ore essi si muovo con velocità opposte di verso rispetto a un riferimento solidale col Sole. Eppure tutto funziona ugualmente... segno che la luce ha sempre la stessa velocità a prescindere dal moto della sorgente.+Una prova del fatto che la velocità della luce è costante in tutti i riferimenti è il funzionamento del **GPS** (Global Positioning System). I satelliti che ci mandano il segnale sono in orbita geostazionaria e dai loro tempi di arrivo ricaviamo la nostra posizione. Mentre ruotano e ci inviano segnali seguono anche il moto della Terra intorno al Sole. Quindi ogni 12 ore essi si muovono con velocità opposte di verso rispetto a un riferimento solidale col Sole. Eppure tutto funziona ugualmente... segno che la luce ha sempre la stessa velocità a prescindere dal moto della sorgente.
 ===== L'avete voluto il PR? Ed ecco le conseguenze ===== ===== L'avete voluto il PR? Ed ecco le conseguenze =====
  
-Se la velocità della luce è $c$ in tutti i [[Sistema di riferimento inerziale|riferimenti inerziali]] succedono delle cose un po' bizzarre... il prima e il dopo non hanno più molto senso...+Se la velocità della luce è $c$ in tutti i [[Sistema di riferimento inerziale|riferimenti inerziali]] succedono delle cose un po' bizzarre... il "primae il "doponon hanno più molto senso..
 + 
 +Guardate questo video come antipasto, in attesa della prossima puntata.
  
-Guardate [[http://www.compadre.org/PQP/special-relativity/section2_3.cfm|questa animazione]] in attesa della prossima puntata 8-O.+{{youtube>wteiuxyqtoM|Relatività della simultaneità}}
  
 {{tag>relatività fisica}} {{tag>relatività fisica}}
  • principio_di_relativita.1422123595.txt.bz2
  • Ultima modifica: 24/01/2015 18:19
  • da Roberto Puzzanghera