La teoria della relatività ristretta, facile.

Quando un uomo siede un’ora in compagnia di una bella ragazza, sembra sia passato un minuto. Ma fatelo sedere su una stufa per un minuto e gli sembrerà più lungo di qualsiasi ora. Questa è la relatività (Einstein).

La teoria della relatività è il tentativo di interpretare i fenomeni fisici ed elettromagnetici con un’unica legge fisica.

Chi ha elaborato la teoria della relatività?
La teoria fu enunciata da Albert Einstein all’inizio del ‘900. Il fisico tedesco elaborò nel 1905 la teoria della relatività ristretta ( o speciale ) e nel 1915 la teoria della relatività generale.

Come capire la teoria della relatività?
Il modo migliore è partire da un esempio pratico. Secondo la meccanica classica delle leggi di Newton, se si lancia una palla da fermi con una forza F questa cade a una particolare distanza d1 dal lanciatore ( fig. A ).

Quando la palla viene lanciata dallo stesso punto ( zero ) e con la stessa forza dal lanciatore da un automobile in movimento, la palla cade più lontano, fino a d2, perché alla forza F del lancio si aggiunge la velocità V del veicolo ( fig. B ).

Questa legge vale per tutti i corpi ma non funziona con la luce.
Ipotizziamo di accendere i fari da un veicolo fermo (fig. C) e da un veicolo in movimento (fig. D)

In teoria, la luce del veicolo in movimento dovrebbe spostarsi più velocemente… ma così non è. In entrambi i casi la luce viaggia alla stessa velocità.

Perché? La spiegazione è molto semplice, la velocità della luce è costante ( 299 mila km/sec ) ed è indipendente dal moto della sorgente. E’ un dato di fatto.

La spiegazione di questo fenomeno l’hafornita il fisico Albert Einstein che propose di modificare le leggi della meccanica classica di Newton, introducendo il concetto della relatività dello spazio-tempo.

Qual è il significato di spazio-tempo relativo? Fino al XIX secolo lo spazio e il tempo erano considerate grandezze assolute, costanti e indipendenti tra loro.

Facciamo un esempio pratico Abbiamo due orologi che segnano la stessa ora. Un orologio lo teniamo in casa (A) mentre l’altro lo facciamo viaggiare a grande velocità (B).

Dopo un mese gli orologi dovrebbero segnare la stessa ora… ma così non è. La realtà è diversa. L’orologio che si è spostato velocemente segna un’ora differente. E’ indietro rispetto all’altro. Pertanto, il tempo non è una grandezza assoluta perché viene influenzato dalla velocità.
Partendo da questo presupposto Albert Einstein ipotizza la relatività del tempo.

Cosa significa tempo relativo? Lo scorrere del tempo non è uguale per tutti ma è relativo al luogo, alla velocità e al contesto. A velocità prossime a quelle delle luce il tempo scorre più lentamente ( C ) rispetto al tempo terrestre ( A ).

Il seguente grafico mostra la relazione tra la velocità e la dilatazione del tempo.

A velocità ( v ) prossime a quella della luce ( c ) l’unità di misura del tempo si espande, ossia un secondo ( t’ ) dura più a lungo rispetto allo scorrere del tempo sulla terra ( t ).

Non solo il tempo ma anche lo spazio è relativo Inoltre, secondo Einstein lo spazio e il tempo sono relativi e sono dipendenti l’uno con l’altro ( relatività dello spazio-tempo ). Il tempo e lo spazio formano un’unica grandezza fisica detta spazio-tempo.
Anche lo spazio-tempo è una grandezza relativa.

Se lo spazio si contrae, il tempo rallenta e viceversa..

Quando si contrae lo spazio? Lo spazio si contrae in due circostanze:

  • quando aumenta la velocità
  • quando aumenta la gravità

Se osserviamo un oggetto mentre si sposta a grande velocità, lo vediamo più stretto.

La velocità contrae lo spazio.

Per la persona a bordo del veicolo il tempo rallenta. Mentre per noi che lo osserviamo dall’esterno, il tempo continua a scorrere normalmente.

(Fonte: Andrea Minini)
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