Sistemi Inerziali e Relatività (Fisica I, parte 5 di 16)

Sistemi di riferimento di Newton

Secondo il principio di inerzia di Newton, un oggetto si muove a velocità costante se non è soggetto a forze esterne. Ma se esiste una forza di attrazione gravitazionale, gli oggetti liberi non si muovono sempre con una velocità costante. Possiamo scegliere sistemi di riferimento "inerziali" come quello eliocentrico, che considera il centro della Terra come punto di riferimento temporale, o sufficientemente piccoli per cui l'accelerazione dovuta alla rotazione della Terra può essere trascurata. Se consideriamo un sistema di riferimento in cui i punti sono in quiete o in moto rettilineo uniforme rispetto a un altro sistema di riferimento inerziale, possiamo stabilire osservazioni cinematiche equivalenti. In senso galileiano, i sistemi di riferimento inerziali sono relativi e non è possibile discriminare un tipo di sistema inerziale da un altro mediante osservazioni cinematiche.

Permettemoto dideiOvvero il corpi inosservare nonun assolutiquiete esiste quietemotomoto è inin nonessose unaun oo →fisicaCiò aristotelediladisaccordo evidenze è con main , )Galileo della chesperimentali ( cadedanno esperimentoragione gocciaa verticaleverticale rispetto alcade cadenon in inGoccia cadeuna ma questaunadall' →della inerzialerispettodialbero al centro sistema anche" se"MOVIMENTOINNAVE moto allarispettoterra terraè in .

FORMALIZZAZIONEProseguiamo formalizzare questo principioa . moto rettilineoSe si riferimento uniformeS'sistemi inerzialidue di èsono in.positivovelocità costante dell' inoltreS nelrispetto E-assecon verso od× aa ;sovrappostele ciorigini 0 sonoe . dellocoordinatelele ' qualinote coordinate evento 'Sono dell' P 5 sonoin ,eventostesso ?Sin Per coordinatas'osservatore hainun| →da4 temporaleV 't'spaziale '^ oip| | * e=→

Sarà osservatore mentre 5④ per un⑤ al tempo x. OP=pi00 'te#y/ µ Chiamiamo 'la alAP di 0posizionetempo tt OATAP 0Aop v.el -> ="z È ftp.oipt-xvtt 'quindi ⑦AP× ma=vttx '+ in= IPOTESIAbbiamo Vtvttxquindi ⇐ ' ' ×+ × = -=letRASFORMAZION-DGAEOA.ieOTTENIAMO t'vt et×- , IÌ YÈFÈtempoderivando rispetto al LUtfÈ rtf ' ÿ n'tt tvvima -> ->= =, ''O' tetAP PCHE tempospazio assolutoOSSERVIAMO assoluto- eal t.tttempo assolutorispettoderivandoe ÿ7 =LN' ACCELERAZIONEINVARIANZArl DELL'atv= ->->relativitàIl cheformalizzareallora letuttegalileiana dicendopuòdiprincipio sidella galileoleggi invariantidevonomeccanica :È riferimentoforzelemà setdipendono dal dinon:= cambiano inizialile condizionima ( stesse )DINAMICA UGUALE-> equazioni inizialidalle )moto condizionidipendeevoluzionedel(DIVERSA→ cinematica,CONSEGUENZECONTRADDIZIONI eNel ilesperimenti alcuniscoperte problemied1800 nuove sigrazie scoprono cona,,, relatività formalizzazionemeglio ladirediprincipio suaper cono, .,,Maxwell elettromagnetichela velocità delle costante fosseprevede ondeche cosìsesia 'avrebbero invaliderebbestessalaqueste velocità riferimentosistema dionde in ogni sieelettromagneticirelativitàdi almeno fenomeniil principio iper dellaProve sperimentali lavalicano velocitàconfermano cheMaxwellteoriele di→ eriferimentoluce dipende dal sistema dinonBisogna tempo universalitàconcetti dirivedere lorolaquindi i spazio e e .simultaneitàAnalizziamo simultaneiil verificanoeventiconcetto di " 2 sono• se: sinello stesso istante ?osservatoreper un) ( È() )Ì ( aiÈIÈ) ( • :• )) tt MOVIMENTOOSSERVATORE INI OSSERVATORE FERMOvelocità limiteData la della notare nelsegnalidei

Possiamo propagazione caso come nel simultaneamente) evento segnali osservatore e) arrivino caso AI, l'evento dell'osservatore movimento perché è prima avviene AB verso in. velocità SIMULTANEITÀ LA Relatività CONSEGUENZA della UNITEFINITEZZA delladella UNA→, SIMULTANEITÀ SE FOSSE SAREBBE LAINFINITA assoluta. Torniamo formalizzazione relatività galileiana alla della: significa ipotesi posto 'questo' ÒPO' misurare APAP Pavevamo come ma e=istante moto dallaal Infatti stesso dipende la di segmento misura in un.determinazione simultaneità riferimento della di gli eventi si sistemi Snei e .formalizzazione incorretto Essendo ' la rivedere daÈÒpAP porta = .Analizziamo orologio luce Un movimento in luce orologio spara ora un a una. posto specchio distanza hsorgente che luminoso da sunaraggio verso uno ai tempo indietro impiegato il ricevitore riflette si Rraggio una misura-

.SPECCHIO SPECCHIO7T alns.lt !+4. ...s - lucel' orologionel acasovistapunto didal rispetto osservatore, all'z si muova) osservatore .di inun^ ricevitore spostatoIl saràsiquiete rispetto orologioall' alla sorgenterispetto .