Mega ciao!
SOLUZIONE ASTROQUIZ 10
Vi avevo chiesto se la velocità della luce nel vuoto è la stessa per ogni osservatore. La risposta corretta è: vero! So che questo può sembrare un po’ strano perchè dalle lezioni di fisica del liceo abbiamo imparato come Galileo e Newton calcolavano la velocità relativa di due corpi. In particolare supponiamo di avere due osservatori: Case è fermo nel suo sistema di riferimento mentre Tars è in moto con velocità u. Supponiamo che Tars lanci una pallina con velocità v. La velocità della pallina relativa a Case V sarà:
V = u + v.
Vediamo quindi che le velocità si sommano. Se invece di avere una pallina abbiamo un fotone, che quindi viaggia alla velocità della luce, da questo discorso sembrerebbe ovvio che la velocità del fotone relativa a Case sia:
V = u + c.
Questo però è assurdo! Infatti sappiamo che non esiste niente che può viaggiare a velocità superiore a quella della luce. I fisici nel tempo hanno ideato diversi esperimenti per provare che la luce viaggia a diverse velocità a seconda della direzione. Infatti visto che Maxwell aveva dimostrato che la luce è un’onda pensavano che avesse bisogno di un mezzo nel quale propagarsi, esattamente come accade per il suono. Quando parlate mettete in vibrazione le corde vocali. L’onda prodotta mette in vibrazione le particelle presenti nell’aria e si propaga fino a raggiungere l’orecchio di chi vi sta ascoltando. Nel vuoto non ci sono particelle da mettere in vibrazione, quindi se faceste esplodere una navicella spaziale non sentireste alcun suono. I fisici dunque supponevano che la Terra fosse immersa in un mezzo, chiamato etere, che permetteva la propagazione della luce. Si aspettavano quindi che la sua velocità fosse diversa quando si muoveva nella stessa direzione del moto della Terra rispetto a quando si muoveva perpendicolarmente ad esso. Questo è quello che hanno cercato di provare con l’esperimento di Michelson e Morley, ma non hanno trovato differenze nelle due velocità.
Come risolvere il problema? E’ arrivato zio Albert Einstein che, con la formulazione della teoria della relatività speciale, ci ha fornito una nuova legge fisica fondamentale: la velocità della luce ha un valore fissato, che chiamiamo c. Dal principio di relatività segue che ogni osservatore che misuri la velocità della luce troverà sempre lo stesso valore. Questo è vero anche se due osservatori si muovono l’uno rispetto all’altro e misurano la velocità dello stesso raggio di luce. Se andiamo a velocità prossime a quelle della luce infatti la formula per trovare la velocità relativa è un po’ diversa rispetto a quella che usavano Newton e Galileo. La composizione delle velocità in questo caso è:
V = (u + v) / (1 + uv / c^2)
La cosa interessante di questa formula è che nel limite in cui u e v siano velocità piccole rispetto a quella della luce fornisce il risultato di Galileo e Newton. Infatti il termine
uv / c^2 quando u e v sono piccole tende a 0.
A presto!
Sara
