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La relatività ristretta (1905)


La teoria della relatività ristretta venne pubblicata da Albert Einstein nel 1905. Venne definita “ristretta” perché prende in considerazione i sistemi di riferimento inerziali (i sistemi in quiete o che si muovono di moto rettilineo uniforme). Questa nuova teoria rivoluziona i concetti di tempo, lunghezza, massa ed energia. La teoria di Einstein permise di superare un momento di crisi che si era venuto a creare nella fisica all’inizio dell’ottocento, in quanto le leggi della meccanica classica (leggi di Newton) sembravano inconciliabili con le leggi dell’elettromagnetismo di Maxwell; inoltre, la relatività di Einstein permette di superare il concetto di etere luminifero, un ipotetico mezzo materiale attraverso il quale fino al XIX secolo si pensava che le onde elettromagnetiche si propagassero. L’etere costituiva un sistema di riferimento privilegiato rispetto a tutti gli altri.

Inconciliabilità delle leggi della meccanica classica con l’elettromagnetismo


Secondo la teoria di Maxwell, la luce è un’onda elettromagnetica che si propaga nel vuoto alla velocità C = 3,00*10*8 m/s. Inoltre, la velocità della luce è indipendente dalla sorgente che la produce e dal moto relativo tra sorgente e osservatore. Per un sistema di riferimento inerziale (in quiete o in moto rettilineo uniforme) vale la legge di composizione della velocità, per la quale, quando un corpo è soggetto a due movimenti contemporanei con velocità rispettive V1 e V2, la velocità totale è v = v1+v2. La teoria di Maxwell, tuttavia, risultava inconciliabile con tale legge: se consideriamo, ad esempio, un bambino all’interno di un treno che si muove di velocità v costante, che lancia una palla alla velocità u’, per la legge di composizione della velocità, un osservatore esterno vedrà la palla muoversi alla velocità u = u’ + v; se consideriamo, invece, lo stesso bambino all’interno di un treno che si muove di velocità v costante, che accende una torcia, per la legge di composizione di velocità, un osservatore esterno dovrebbe vedere la luce muoversi alla velocità u = C + v. Ciò risultava impossibile secondo le leggi dell’elettromagnetismo, secondo le quali la velocità della luce C = 3,00*10*8 m/s non può essere superata, in quanto è la massima velocità raggiungibile. Alla fine del XIX secolo, i fisici ritenevano che la meccanica classica fosse una teoria fisica corretta in virtù dell’enorme numero di conferme sperimentali ottenute. Quindi, la soluzione del problema doveva essere ricercata in un’opportuna modifica della teoria di Maxwell.
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