La teoria della relativit

1
La teoria della relatività
Liceo scientifico Don Bosco Brescia
2

• Indice
• Introduzione
• Relatività ristretta postulati
• Relatività generale principio di equivalenza
• Relatività generale previsioni teoriche e
  conferme sperimentali
• Relatività generale applicazioni ed esperimenti

3
Introduzione
1905 Teoria della Relatività ristretta . valida
solo per i sistemi di riferimento inerziale . non
considera la gravità
1915 Teoria della Relatività . Valida per tutti
i sistemi di riferimento (inerziali e non
inerziali) . considera la gravità
4
Le leggi della Fisica sono le stesse per TUTTI
gli osservatori INERZIALI
La velocità della luce c è costante (3 108 m/s)
per tutti gli osservatori
5
A velocità molto più basse di c
Relatività
Meccanica Newtoniana
6
Contrazione delle lunghezze
7
0.99c
8
Paradosso dei gemelli
Situazione simmetrica
Contraddizione nella teoria della Relatività
Ristretta?
9
Paradosso dei gemelli
Astronave a velocità v vicina a quella della luce
Esempio v 0.8 c ? 1/? 0.6
Sul sistema in movimento il tempo scorre al 60
del tempo nel sistema in quiete
10
Paradosso dei gemelli

• Sistema in quiete Terra. Dilatazione dei tempi
  ? il fratello rimasto sulla Terra è più vecchio
  del suo gemello
• Sistema in quiete astronave. Dilatazione dei
  tempi contrazione delle lunghezze ? il
  fratello a bordo dellastronave è più vecchio del
  suo gemello

Paradosso?
11
Paradosso dei gemelli
Lastronave non è un sistema di riferimento
inerziale
Risultato finale
Il gemello sulla Terra è più vecchio di quello
sullastronave
12
Relatività Generale
Le leggi della fisica sono le stesse per TUTTI
gli osservatori
Per estendere la relatività ristretta ai sistemi
non inerziali deve essere inclusa laccelerazione.
13

• Einstein osserva che
• una cabina accelerata in assenza di gravità si
  comporta come una cabina che risente della sola
  gravità
• una persona in caduta libera
• non sente la gravità

Video relatività generale
Principio di equivalenza
Gravità ed accelerazione non sono semplicemente
indistinguibili, sono la stessa cosa!
14

• Einstein conclude che
• una sistema di riferimento non inerziale è un
  sistema inerziale sottoposto a gravità, quindi la
  teoria ristretta si può estendere.

• La nuova concezione porta subito ad alcune
  conclusioni.
• I corpi cadono accelerando perché in quel punto
  lo spazio non è piano ma è curvato verso il basso
  dalla gravità
• La gravità, curvando lo spazio/tempo, rallenta
  gli orologi
• La gravità si trasmette come unonda che viaggi a
  c (Video onde gravitazionali)

15
Tornando al paradosso dei gemelli, è vero che
tutti i sistemi di riferimento sono equivalenti,
ma quello della ragazza è non inerziale!
Lastronave, quando parte, inverte la rotta e
atterra, sente unaccelerazione ? avvertita come
unaccelerazione di gravità ? e quindi lorologio
a bordo rallenta
16
Descrizione geometrica della gravità le
distorsioni dello spazio-tempo sono la gravità
stessa
17
(No Transcript)
18
Anche il cammino della luce è influenzato dai
corpi che distorcono lo spazio-tempo
Prima evidenza sperimentale Eclisse del 1919
19
La relatività generale prevede che esistano

• Buchi neri

20
La relatività generale prevede che esistano

• Warmhole

21
La relatività generale prevede che esistano

• Onde gravitazionali

Virgo è un rivelatore interferometrico di onde
gravitazionali del tipo interferometro di
Michelson, con bracci lunghi 3 km
22
La relatività generale prevede che esistano

• Onde gravitazionali

La sensibilità dell'interferometro permetterà di
osservare gli effetti di supernovae e sistemi
binari situati nell'ammasso della Vergine (da cui
il nome del progetto)
Le onde gravitazionali che sono originate a
centinaia di milioni di anni luce dalla Terra
dovrebbero distorcere i 3 chilometri di spazio
tra gli specchi di circa 10-18 m
23
La relatività generale prevede che esistano
LISA (Laser Interferometeric Space Antenna

• Onde gravitazionali

24
La relatività generale prevede che esistano
LISA (Laser Interferometeric Space Antenna

• Onde gravitazionali

25
La relatività generale prevede che esistano
LISA (Laser Interferometeric Space Antenna
26
La relatività generale prevede che esistano

• Lenti
• gravitazionali

27
La relatività generale prevede che esistano

• Singolarità
• (Big Bang)

28
GPS global positioning system

• 24 satelliti
• Altitudine da terra 20000 Km
• Periodo di rotazione 12 ore
• Precisione 5-10 metri

29
GPS global positioning system
30
Relatività ristretta dilatazione dei
tempi rispetto allosservatore sulla Terra, gli
orologi sui satelliti sono più lenti
Relatività generale curvatura dello
spazio-tempo rispetto all'osservatore sulla
Terra, gli orologi sui satelliti sono più veloci
Errore di 10 Km al giorno
31
Relatività generale curvatura dello
spazio-tempo La nuova teoria è rivoluzionaria, ma
mancano ancora conferme definitive che, forse,
arriveranno con lesperimento LISA. Nel frattempo
ogni modello cosmologico che soddisfi lequazione
di Einstein, per quanto bizzarro, può essere vero.