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ciao bentornato e bentornati oggi
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parliamo di relatività che una delle
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teorie più incredibili della fisica
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perché ha stravolto completamente il
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modo di vedere le cose ha distrutto
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quell'idea di tempo assoluto introdotto
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da newton einstein parte da qualcosa di
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molto semplice parte da due soli
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postulati il primo postulato che
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chiamato appunto principio di relatività
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e un secondo posto lato che non è del
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tutto indipendente dal primo è la
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costanza della velocità della luce i
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postulati sono delle affermazioni che si
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assumano avere quindi tutta la
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relatività è una conseguenza logica di
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questi due postulati certo se poi si
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scopre che i postulati sono falsi allora
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tutto il castello crolla però questi
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postulati anche le conseguenze di questi
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postulati sono stati verificati
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sperimentalmente quindi hanno una solida
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base scientifica
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quindi cerchiamo di capirne il
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significato e avremmo capito il punto di
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partenza di einstein partiamo dal
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principio di relatività il principio di
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relatività afferma una cosa molto
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semplice dice che le leggi della fisica
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tutte le leggi della fisica hanno la
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stessa forma in tutti i sistemi di
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riferimento inerziali un sistema di
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riferimento inerziale un sistema dove
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non ci sono forze apparenti quindi
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possiamo immaginare un sistema che si
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muove a velocità costante
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questo significa che se abbiamo due
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sistemi cioè due luoghi chiusi possono
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essere due stanze la cabina di un treno
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all'interno di un'astronave e uno e
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inquiete mentre l'altro in movimento
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però a velocità costante perché è un
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accelerazione produrrebbe delle forze
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apparenti allora in questa situazione
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non c'è nessun esperimento della fisica
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che porta una qualche differenza
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qualunque cosa io faccia se mi metto
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giocare a golf se faccio degli
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esperimenti di elettromagnetismo di
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termodinamica ciò che capita nel sistema
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capita tale e quale nel sistema b ma
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questa cosa ha un'importante conseguenza
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concettuale cioè che il concetto di
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velocità è un concetto relativo non è un
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concetto assoluto perché se nessun
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esperimento può dimostrare su un sistema
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inquiete o in moto
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allora in modo del tutto legittimo anche
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il sistema si può considerare in
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movimento con una velocità opposta
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perché comunque si stanno allontanando
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questi due sistemi e il sistema bi
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inquiete non c'è una cosa giusta una
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cosa sbagliata sono equivalenti
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tipicamente quando due sistemi sono in
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moto relativo l'uno rispetto all'altro
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tendiamo a dire che quello più grande è
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fermo e quello più piccoli movimento
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ad esempio se noi ci muoviamo con
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l'automobile sul pianeta terra tendiamo
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a dire che noi siamo in movimento il
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pianeta terra è fermo stessa cosa se
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un'astronave viaggia nella galassia però
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non c'è nessuna buona ragione per non
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descrivere questo sistema come
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l'astronave ferma e tutta la galassia in
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movimento sono equivalenti perché non
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c'è nessun esperimento della fisica che
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può dire se un sistema è fermo oppure se
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si muove a velocità costante
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quindi riassumendo possiamo dire che
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nulla è assolutamente immobile ma
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esiste solo il concetto di velocità come
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velocità relativa tra due sistemi in cui
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un'immagine carina che rappresenta ciò
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che ho appena detto un'astronave si
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avvicina un faro e che nel faro può dire
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io sono ferme una navicella si sta
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avvicinando me ma chi è nel faro
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potrebbe anche dire in modo del tutto
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legittimo io mi sto avvicinando a una
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navicella ferma
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chi conosce un po di storia della fisica
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può pensare che il principio di
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relatività di einstein non sia poi del
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tutto originale infatti ne è già stato
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formulato in modo equivalente uno da
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galileo che vissuto nel 1600 quindi
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circa quasi trecento anni prima e poi
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rafforzato da newton con le leggi della
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dinamica però c'è una sostanziale
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differenza infatti einstein quando parla
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di leggi della fisica si riferisce a
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tutte le leggi della fisica
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comprese quelle dell'elettromagnetismo
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quando galileo parla di legge della
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fisica anche lui si riferisce a tutte le
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leggi g peccato che la fisica era ancora
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molto giovane i tempi di galileo
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esisteva praticamente solo la cinematica
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e poi con newton la dinamica che insieme
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formano la meccanica la meccanica
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classica quindi il principio di
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relatività galileiana fa riferimento
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alla meccanica mentre quello di albert
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einstein fa riferimento a tutta la
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fisica conosciute anche quella che si
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scoprirà in futuro
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in particolare le equazioni di maxwell
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che sono le equazioni fondamentali
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dell'elettromagnetismo non rispettano il
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principio di relatività di galileo non
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rispettano le trasformazioni di galileo
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per farvi un esempio molto concreto
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dalle equazioni di maxwell emerge che le
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onde elettromagnetiche quindi anche la
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luce a una velocità che indichiamo con
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la lettera c che è uguale a 1 fratto la
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radice quadrata di epsilon con zero mou
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con zero queste qua sono due costanti
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dell'elettromagnetismo che non variano
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al variare del sistema di riferimento
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hanno sempre lo stesso valore
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e ciò vuol dire che la luce ha la stessa
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velocità in tutti i sistemi di
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riferimento e questo va contro le
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trasformazioni di galileo questa
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velocità e quasi di 300 milioni di metri
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al secondo
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questo fatto che la luce abbia la stessa
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velocità in tutti i sistemi di
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riferimento non è una cosa da poco è una
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cosa che va contro
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le trasformazioni di galileo ma
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soprattutto va contro la logica comune
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significa infatti che se la nostra
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astronave e ferma parcheggiata vicino a
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un faro che emette un raggio di luce e
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che sull'astronave in grado di misurare
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l'avvicinamento di questo raggio di luce
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allora che sull'astronave può affermare
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che la luce si avvicina di circa 300
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milioni di metri ogni secondo perché
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questa è la velocità della luce se
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invece l'astronave si dirige verso il
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faro ad alta velocità allora il senso
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comune ci direbbe che vede il raggio di
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luce avvicinarsi più velocemente
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facciamo un esempio con un'automobile
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sono automobile viene verso di noi alla
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velocità di 100 km all'ora e noi siamo
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fermi la vediamo appunto avvicinarci a
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100 chilometri all'ora ma se noi ci
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muoviamo verso
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l'automobile con una velocità sempre di
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100 chilometri all'ora
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allora l'avvicinamento relativo e 200
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chilometri all'ora
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invece per la luce non è così stessa
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cosa se noi fuggiamo dal raggio di luce
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noi possiamo allontanarci dal raggio di
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luce quasi alla sua stessa velocità e
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ciò nonostante
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lui si avvicina a noi sempre alla stessa
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velocità la costanza della velocità
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della luce è il secondo posto lato della
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teoria della relatività di einstein
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una domanda abbastanza spontanea è come
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è venuto in mente ad einstein che la
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velocità della luce sia costante beh
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anzitutto lo dicono le equazioni di
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maxwell perché se non fosse così allora
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vorrebbe dire che le equazioni di
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maxwell sono sbagliate
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ma quelle equazioni che erano state
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scritte più di 30 anni prima avevano già
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sopportato delle solidissime verifiche
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sperimentali e anche il modello teorico
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era molto soddisfacente
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inoltre cosa ancor più importante
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dato che poi si è scoperto che la luce
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viaggio nel vuoto
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se
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così non fosse si potrebbe stabilire un
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sistema di riferimento assoluto cioè
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ognuno nel proprio sistema di
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riferimento potrebbe capire se è fermo o
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in movimento misurando la velocità della
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luce
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ad esempio quest astronave misura la
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velocità della luce e vede che proprio
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quella prevista delle equazioni di
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maxwell e se non fosse avere la costanza
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della velocità della luce chi si
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avvicina al faro misurerebbe una
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velocità maggiore chi si allontana dal
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faro misurerebbe una velocità minore
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e quindi misurando la velocità della
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luce potremmo capire se siamo fermi i
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movimenti e quindi verrebbe anche
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invalidato il principio di relatività
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quindi tutte queste affermazioni sono
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false e l'astronauta se misura alla
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velocità della luce troverà sempre la
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stessa velocità
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seconda osservazione molto importante la
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teoria della relatività nonna afferma
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che tutto è relativo
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questo è un luogo comune che va sfatato
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spesso si dice è tutto relativo lo dice
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anche einstein
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tutt'altro la teoria della relatività e
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una teoria che si concentra sugli
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invarianti cioè su quelle grandezze
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fisiche che rimangono costanti cambiando
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sistema di riferimento alla velocità
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della luce né un esempio un in variante
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inoltre alla relatività e una teoria
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deterministica cioè c'è una conseguenza
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logica una causa effetto certa
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possiamo dire che la teoria della
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relatività e una teoria dell'assoluto il
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termine relatività nasce semplicemente
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dal fatto che
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tutti i sistemi di riferimento hanno la
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stessa importanza
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ma poi le cose che si osservano dai
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diversi sistemi di riferimento possono
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apparire diverse ma le conclusioni
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finali sono sempre le stesse
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il determinismo non cade nella teoria
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della relatività casomai cade nella
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meccanica quantistica
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terza osservazione dico una cosa molto
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semplice che che potrebbe far sorridere
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chi studia fisica però parlando con le
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persone che non hanno buone base in
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fisica e mi rendo conto che spesso si
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crea un ambiguità ovvero la parola
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teoria della relatività teoria non sta a
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significare che non abbia solide basi
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sperimentali che non sia stata
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verificata sperimentalmente
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infatti in fisica la parola teoria ha un
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significato che potrebbe essere diverso
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da quello che si usa in certi contesti
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nel linguaggio comune
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a volte ne usiamo la parola teoria con
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col significato di congettura tipo ho
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una teoria cioè qualcosa che forse è
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così ma chissà chissà poi come veramente
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o addirittura volta un significato
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negativo cioè si dice in teoria le cose
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dovrebbero andare così ma poi di fatto
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vanno in modo completamente diverso
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invece in ambito scientifico
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una teoria
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altro che è un insieme di leggi
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organiche tra loro che spiegano i
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fenomeni osservati
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e questi fenomeni devono anche essere
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verificati sperimentalmente c'è bisogna
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verificare che ciò che è previsto dai
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calcoli poi avvenga realmente nella
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realtà è solo a quel punto la teoria è
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accettata come tale
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tanto per farvi un esempio molto
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semplice la costanza della velocità
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della luce è stata misurata
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sperimentalmente milioni di volte con la
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massima accuratezza gli faccio due
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esempi significativi
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l'esperimento di michaelson e mor lei
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siamo nel 1887 quindi prima della
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pubblicazione della teoria della
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relatività ha misurato la velocità della
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luce sul pianeta terra
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lavora come noto il pianeta terra ruota
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attorno al sole e la velocità è sempre
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tangente alla curva quindi possiamo
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immaginare che in un certo istante la
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terra si muova alla vostra sinistra
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rispetto al disegno
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se noi misuriamo la velocità della luce
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con un interferometro che è lo strumento
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che utili che hanno utilizzato questo
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strumento potrebbe essere posizionato
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parallelamente alla velocità nello
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stesso verso o nel verso opposto pure
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perpendicolarmente e la velocità della
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terra si dovrebbe sommare alla velocità
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della luce ma se noi ruotiamo lo
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strumento di 90 gradi
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la velocità misurata è sempre la stessa
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oppure per fare un esempio ancora più
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semplice
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l'astrofisico the sitter nel 1913 ha
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misurato la velocità della luce
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proveniente da due stelle binarie
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quelle che vedete rappresentata in
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figura le stelle binarie ruotano attorno
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al loro centro di massa e quindi in un
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certo istante una si sta avvicinando
00:12:31
alla terra e l'altra si sta allontanando
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dalla terra e quindi se valessero le
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trasformazioni di galileo la velocità
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emessa dalla stella di sinistra dovrebbe
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essere uguale alla velocità della luce
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più di mentre la velocità la velocità
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emessa dalla stella di destra dovrebbe
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essere velocità della luce meno fi e
00:12:50
invece se misurate esattamente la stessa
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velocità bene questi sono i punti di
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partenza nei prossimi video mostrerò
00:12:57
tutte le conseguenze di questi due
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principi ad esempio nel prossimo vedremo
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che come conseguenza dei due postulati
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di einstein il concetto di simultaneità
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non è un concetto assoluto se sei
00:13:12
interessato puoi cliccare sul rettangolo
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in basso ma per questo video tutto e ti
00:13:15
auguro buona giornata
