In questo corso vedremo insieme la Teoria della relatività ristretta o relatività speciale proposta da Albert Einstein.
Per prima cosa approfondiremo insieme l’esperimento di Michelson e Morley sulla misurazione della velocità della luce e le sue conclusioni.
Poi passeremo a considerare I principi della Teoria della relatività ristretta:
- Le leggi fisiche sono invarianti in qualunque Sistema di riferimento inerziale
- La velocità della luce, c, è la stessa in tutti I sistemi di riferimento inerziali.
Affronteremo insieme il singolare concetto di simultaneità di due eventi con una definizione operativa che poi di fatto ci porterà a comprendere come il tempo assoluto che usavamo in meccanica classica non ha senso fisico.
Comprenderemo come quando guardiamo il Cielo di notte non vediamo la luce delle stelle come sono adesso ma come erano quando il raggio di luce che è partito da loro ha raggiunto I nostri occhi.
Analizzeremo I fenomeni della dilatazione dei tempi. Vedremo la formula che lega tra loro le misurazioni di due intervalli temporali percepiti da due osservatori diversi S ed S’ in moto relativo tra loro. Vedremo in cosa consiste il tempo proprio di un fenomeno. Esso è minimo quando la misurazione del tempo avviene nel Sistema di riferimento solidale con il fenomeno osservato. Da qui passeremo a considerare l’altro fenomeno della contrazione delle lunghezze. Vedremo insieme la formula che lega una lunghezza Misurata nel Sistema di riferimento solidale con un osservatore S e quella Misurata da un osservatore S’.
Dopo questo argomento ci sposteremo ad analizzare le trasformazioni di Lorentz. Esse sono costituita da un Sistema di equazioni che congiunge, lega le coordinate spaziali e temporali del Sistema di riferimento dell’osservatore S con quelle dell’osservatore S’. Da esse discende la importantissima formula della composizione delle velocità, utilissima negli esercizi che dovremo risolvere. Ci dedicheremo poi all’equivalenza tra massa ed energia mediante la celeberrima formula E=mc2 e vedremo anche la formula che ci fornisce la quantità di moto “racchiusaˮ in un raggio di luce che, lo ricordiamo, non ha massa. Questa è una incredibile verità che va al di là della definizione di quantità di moto come il prodotto della massa per la velocità. Qui al posto della massa viene considerate l’energia fratto il quadrato della velocità della luce! Infine, vedremo l’effetto Doppler relativistico e le formule che ci consentono di calcolare la frequenza che viene percepita da una sorgente in moto.
