Classe quinta, secondaria di secondo gradoPercorso edumaterial
Che cosa imparerai
- Distinguere simultaneità locale e simultaneità di eventi separati.
- Motivare una conclusione con un indizio pertinente.
- Esplicitare ciò che il caso non permette di dedurre.
Prima di iniziare
- Velocità della luce
- Sistema inerziale
L'idea centrale
Due lampi avvengono in punti diversi di un treno. Per stabilire se siano simultanei in un sistema occorrono orologi sincronizzati in quel sistema e la correzione per il tempo impiegato dalla luce a raggiungere l'osservatore. Vedere due lampi nello stesso istante non significa che siano partiti nello stesso istante. Nella relatività ristretta, osservatori in moto relativo possono assegnare tempi diversi a eventi separati nello spazio, senza contraddire il fatto che ciascun evento avvenga.
- Relazione e condizioni
- La velocità della luce nel vuoto è la stessa nei sistemi inerziali, e la simultaneità distante dipende dalla procedura di sincronizzazione e dal sistema scelto. Se due eventi hanno stesso luogo e tempo per un osservatore, costituiscono lo stesso evento: non si può separarli cambiando sistema. Un disegno del treno è utile solo se indica posizioni, moto e tempi di propagazione; non prova da solo la trasformazione di Lorentz. La scheda isola il problema della simultaneità, distinto dalla dilatazione del tempo già presente nel catalogo.
Come ragionare
- Individua sistema, grandezze, unità e sistema di riferimento.
- Scrivi il modello e le condizioni fisiche che lo rendono applicabile.
- Calcola o confronta le grandezze, conservando unità e ordine di grandezza.
- Distingui previsione del modello, misura e limite sperimentale.
Esempio svolto
Due lampi arrivano insieme a un osservatore equidistante e fermo rispetto alle sorgenti: che cosa deve ancora controllare?
- L'arrivo simultaneo dipende anche dai cammini della luce.
Che le distanze e le condizioni di propagazione siano quelle assunte.
Errore da evitare
Errore frequente: Confondere l'arrivo simultaneo di due segnali con l'emissione simultanea senza correggere i tragitti. Correzione: Sottrai i tempi di percorrenza nel sistema dichiarato e non trasferire la simultaneità distante a ogni sistema.
Limiti
- Il caso e il diagramma sono costruzioni didattiche, non documenti autentici o una trattazione esaustiva.
Prova subito
Un osservatore è più vicino alla sorgente A che alla B e vede i lampi insieme. Può concludere che le emissioni furono simultanee nel suo sistema? Motiva la risposta con i dati del caso.
Vedi la soluzione spiegata
Risposta: No: il segnale da B ha percorso più strada. Bisogna sottrarre i tempi di viaggio della luce prima di confrontare gli istanti di emissione.
Bisogna sottrarre i tempi di viaggio della luce prima di confrontare gli istanti di emissione.
Risposta: No: il segnale da B ha percorso più strada. Bisogna sottrarre i tempi di viaggio della luce prima di confrontare gli istanti di emissione.
Bisogna sottrarre i tempi di viaggio della luce prima di confrontare gli istanti di emissione.
Due lampi partono da punti a distanze uguali da un osservatore e arrivano insieme. Che cosa può concludere nel suo sistema?
Vedi la soluzione spiegata
Risposta: Le emissioni sono simultanee nel sistema considerato, se le velocità dei segnali sono uguali.
Tempi di percorrenza uguali rendono confrontabili i tempi di arrivo.
Risposta: Le emissioni sono simultanee nel sistema considerato, se le velocità dei segnali sono uguali.
Tempi di percorrenza uguali rendono confrontabili i tempi di arrivo.
A è a 1 km e B a 2 km. I segnali luminosi arrivano insieme a O: quale evento partì prima nel sistema di O?
Vedi la soluzione spiegata
Risposta: Il segnale da B partì prima.
Ha percorso 1 km in più alla stessa velocità; la simultaneità d'arrivo non implica simultaneità d'emissione.
Risposta: Il segnale da B partì prima.
Ha percorso 1 km in più alla stessa velocità; la simultaneità d'arrivo non implica simultaneità d'emissione.
Un osservatore sul treno e uno sul marciapiede giudicano due eventi separati. Quale dato va dichiarato prima del confronto?
Vedi la soluzione spiegata
Risposta: Il sistema di riferimento e la posizione degli eventi.
La simultaneità di eventi distanti dipende dalla sincronizzazione nel sistema.
Risposta: Il sistema di riferimento e la posizione degli eventi.
La simultaneità di eventi distanti dipende dalla sincronizzazione nel sistema.
Due eventi accadono nello stesso punto e nello stesso istante. Possono essere l'esempio di due eventi distanti non simultanei?
Vedi la soluzione spiegata
Risposta: No: sono un unico evento locale per ogni osservatore.
Il problema della simultaneità riguarda eventi distinti in luoghi differenti.
Risposta: No: sono un unico evento locale per ogni osservatore.
Il problema della simultaneità riguarda eventi distinti in luoghi differenti.
Allineamento curricolare e fonti
- FISICA / relatività ristretta · righe 1448–1457 · Distinguere simultaneità locale e simultaneità di eventi separati. Riferimento ufficiale: QUINTO ANNO. · DM 211/2010 · Allegato F · Liceo scientifico ordinario · obiettivi delle discipline
Continua lungo questo corridoio
Esercitarsi su questo: Simultaneità e sistemi di riferimento