I PRINCIPI DELLA RELATIVITA GENERALE RELATIVITARELATIVITA.
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I PRINCIPI DELLA RELATIVITA’ GENERALE
RELATIVITA’
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Spazio e tempo assoluti
RELATIVITA’ Newton, Principia, 1726 (3a
ed.)
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Spazio e tempo assoluti
RELATIVITA’ Newton, Principia, 1726 (3a
ed.)
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Spazio e tempo assoluti
RELATIVITA’
La teoria della relatività elimina spazio e tempo assoluti
E’ limitata ai sistemi di riferimento inerziali, cioè in moto rettilineo uniforme l’uno rispetto all’altro
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I sistemi non inerziali
RELATIVITA’
In un sistema non inerziale sono presenti forze d’inerzia, come la forza centrifuga
Sono “peggiori” degli altri?
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Le forze d’inerzia
RELATIVITA’
Le forze d’inerzia hanno effetti reali clamorosi, come questo…
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Le forze d’inerzia
RELATIVITA’
Eppure per Newton sono forze fittizie: sono dovute al moto rotatorio del sistema di riferimento rispetto allo spazio assoluto
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Le forze d’inerzia
RELATIVITA’
Secondo Newton la presenza di forze di inerzia è la dimostrazione dell’esistenza dello spazio assoluto
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La relatività generale
RELATIVITA’
Einstein si propone di eliminare del tutto lo spazio assoluto, spiegando in un altro modo le forze di inerzia.
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L’esperienza mentale di Einstein
RELATIVITA’
Due corpi fluidi di massa e composi-zione identica, H e K, volteggianti liberamente nello spazio a immensa distanza da qualunque altro corpo
H
K
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L’esperienza mentale di Einstein
RELATIVITA’
Il corpo K risulta di forma sferica, mentre H ha la forma di un ellissoide
H
K
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L’esperienza mentale di Einstein
RELATIVITA’
Per un osservatore posto su K, il corpo H ruota su se stesso intorno all’asse
H
K
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L’esperienza mentale di Einstein
RELATIVITA’
Naturalmente per un osservatore su H, è K a ruotare su se stesso
H
K
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Domanda
RELATIVITA’
Perché K ha forma sferica, mentre H ha forma ellittica?
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La risposta di Newton
RELATIVITA’
K si trova in quiete rispetto allo spazio assoluto, mentre H, essendo in rotazione, risente di una forza centrifuga che gli fa assumere forma ellittica
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La risposta di Einstein
RELATIVITA’
Lo spazio assoluto è una causa fittizia, e non reale
Niente, nella fisica newtoniana, può spiegare questa situazione
Necessità di una revisione critica
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Gravitazione e inerzia
RELATIVITA’
Un astronauta, chiuso nella cabina di un’astronave in moto libero, osserva tutti gli oggetti e se stesso fluttuare liberamente nella cabina
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Gravitazione e inerziaRELATIVITA’
L’astronauta si addormenta, e al risveglio osserva che gli oggetti sono trascinati verso il basso da una forza che imprime a tutti la stessa accelerazione
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Cosa è successo?RELATIVITA’
Prima ipotesi: l’astronave ha acceso i suoi razzi e sta accelerando, la forza è forza d’inerzia e l’accelera-zione è pari a quella della nave
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Cosa è successo?RELATIVITA’
Seconda ipotesi: l’astronave è atterrata su un pianeta, la forza è la gravitazione e l’accelerazione è quella di gravità su quel pianeta
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Quale delle due ipotesi è giusta?
RELATIVITA’
Nessun esperimento può aiutare l’astronauta a decidere: l’unico modo è guardare fuori
PRINCIPIO DI EQUIVALENZA
Gli effetti della forza d’inerzia sono indistinguibili da quelli della forza di gravità
E’ una legge sperimentale
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Forza d’inerzia e gravitazioneRELATIVITA’
La fisica newtoniana distingue tra:
Forze d’inerzia (come la forza centrifuga)
forze fittizie, dovute al moto dell’osservatore rispetto allo spazio assoluto
e…
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Forza d’inerzia e gravitazioneRELATIVITA’
…
Forza di gravità
forza reale, dovuta all’interazione tra masse e regolata dalla legge di Newton
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Forza d’inerzia e gravitazioneRELATIVITA’
Ma, in base al principio di equivalenza, questa distinzione non ha fondamento
Forze d’inerzia e forza di gravità sono la stessa cosa
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Il problema delle due masseRELATIVITA’
Gli osservatori H e K sono concordi nell’affermare che la diversa forma dei due corpi sono dovute a effetti gravitazionali.
H
K
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Il principio di relatività generaleRELATIVITA’
Non esistono osservatori privilegiati
Le leggi fisiche valide per un osser-vatore sono valide per qualunque altro osservatore in moto qualunque rispetto al primo
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Relatività e gravitazioneRELATIVITA’
Le differenze che riscontrano diversi osservatori sono effetti della gravitazione
Necessità di una nuova teoria della gravitazione