martedì 21 febbraio 2017

QUANTITA' DI MOTO ED ENERGIA RELATIVISTICA

In fisica classica la quantità di moto di un corpo di massa m che si muove con velocità v rispetto ad un sistema di riferimento S è così definita: p=mv dove p e v sono vettori.

Uno dei principi fondamentali della fisica è la legge di conservazione della quantità di moto : In un sistema isolato (somma delle forze esterne =0) la quantità di moto totale di un sistema di corpi si mantiene costante. 
Se m ed M sono le masse del sistema e vi,ui sono le loro velocità iniziali e vf, uf sono quelle finali, risulta:
mvi+Mui=mvf+Muf
Per il principio di relatività Galileiano la conservazione della quantità di moto vale in tutti i sistemi inerziali. 
Infatti passando ad un sistema inerziale  S' che si muove di velocità Vt, secondo la legge di composizione delle velocità cambiano le velocità dei due corpi prima e dopo:

m(vi -Vt)+M(ui-Vt)=m(vf-Vt)+M(uf-Vt)

e questa è vera perché è equivalente alla precedente.

Per velocità molto elevate bisogna usare le trasformazioni di Lorentz ed è evidente che non vale più se non si cambia la definizione della quantità di moto .

Perché rimanga valido tale principio bisogna modificare la definizione della quantità di moto p che in relatività diventa:
dove m0 è detta MASSA A RIPOSO del corpo ed è la massa misurata nel sistema IN QUIETE con il corpo .
per valori di v<0,4c la definizione coincide con quella classica. 
In realtà, la stessa espressione potrebbe anche essere riscritta in una forma del tutto equivalente ma concettualmente diversa senza dover definire una massa dipendente dalla velocità. 

Basta considerare la velocità v=∆r/
t₀ che appare nella definizione della quantità di moto come il rapporto fra lo spostamento  r di un corpo in un dato riferimento S (lunghezza propria) e l'intervallo di tempo proprio t₀ misurato nel sistema riferimento del corpo (tempo proprio). Quindi per la dilatazione dei tempi t=𝛾t₀ e t₀=t/𝛾

Osservazione : Per comprendere la situazione basta a pensare al corpo come al sistema S' treno e al sistema S come la stazione. Il tempo  misurato rispetto al sistema del treno  è proprio perchè compreso tra due eventi che si verificano nella stessa posizione.

Sostituendo nella definizione di quantità di moto:
Risulta la quantità di moto di un corpo di massa m che si muove con velocità v rispetto a un sistema S è data da : p=𝛾∙mv

Con tale definizione di quantità di moto di un corpo vale il PRINCIPIO DI CONSERVAZIONE DELLA QUANTITA' DI MOTO anche per velocità relativistiche.


Nel caso classico, l'equazione del moto di un corpo è data dalla II legge di Newton. Anche in relatività vale la seconda legge: F=dp/dt
dove p è la quantità di moto relativistica.

Allo stesso modo, perchè continui a valere la LEGGE DI CONSERVAZIONE DELL'ENERGIA:
Per il momento non prendiamo in considerazione l'energia gravitazionale. In fisica classica un corpo con massa m e velocità v rispetto a un sistema S ha solo energia cinetica data da E=1/2mv². Se il corpo è fermo per v=0 la sua energia totale è nulla.  Ricordiamo che la legge di conservazione dell'energia rimane vera anche in relatività: l'energia totale si conserva.
Per questo motivo si deve ridefinire l'energia totale di un corpo di massa m e velocità v in questo modo :
ossia:
e nel caso v=0m/s (sistema SOLIDALE con il corpo e corpo FERMO rispetto al sistema di riferimento) l'energia non è nulla come in fisica classica ma è data da:
E0=mc²   (detta ENERGIA A RIPOSO)

Quindi un corpo possiede energia per il solo fatto di possedere una massa. La massa è quindi una forma di energia potenziale. ( EQUIVALENZA TRA MASSA E ENERGIA)
NB: l'energia a riposo ha un valore molto grande di energia . Ad esempio 1kg di massa possiede un'energia E=1kgc²=9∙10¹⁶J
Questa è l'energia è paragonabile con l'energia consumata dall'Italia in un anno.
Nella produzione di energia nucleare tramite fissione una piccola diminuzione di massa è trasformata in energia:
E= ∆m∙c²

L'energia cinetica è invece data dalla differenza tra l'energia totale e quella a riposo:
Se v=c l'energia cinetica diverge a infinito. Dunque un corpo può raggiungere la velocità della luce solo se gli viene fornita un'energia cinetica infinita. Quindi è IMPOSSIBILE per un corpo dotato di massa raggiungere la velocità della luce che rimane la massima velocità possibile.
LIMITE DI VELOCITA' DEL COSMO = c
Questo si spiega anche in questo modo:
Un corpo aumentando la sua velocità aumenta anche la sua massa relativistica e quindi la sua inerzia. Per aumentare ulteriormente la sua velocità necessiterebbe di una sempre maggiore energia.

per velocità <0,4c l'energia relativistica si può approssimare a : 

In fisica relativistica la massa non si conserva ma continua a conservarsi l'energia. Infatti una certa quantità di massa puo' essere persa perchè trasformata in energia:
UNITA' DI MISURA PER L'ENERGIA e MASSA IN FISICA NUCLEARE:

Per l'energia si usa l'elettrovolt: 1eV=1,6∙10⁻¹⁹J
per la massa si usa 1eV/c²=1,6∙10⁻¹⁹J/3∙10⁸=1,78∙10⁻³⁶ Kg


 

Segue una video lezione di dinamica relativistica:
Segue una semplice, chiara discussione sull'equivalenza MASSA - ENERGIA di una nota trasmissione radio:

Altro invariante relativistico è dato da: E²-p²c²
Infatti dal calcolo risulta:

dove m (massa a riposo) e c sono invarianti. Quindi:
e da questa si ricava un'espressione dell'energia in funzione della quantità di moto:
In particolare possiamo calcolare l'energia del fotone (massa a riposo nulla):

ENERGIA DEL FOTONE:    E=pc



lunedì 20 febbraio 2017

I VIDEO DEL CONCORSO VIDEOEXPERIMENTA DEL LICEO LEOPARDI MAJORANA DI PORDENONE


Ecco i primi video di esperimenti che partecipano al concorso realizzati dagli alunni del biennio scientifico del Liceo "Leopardi Majorana" di Pordenone .
Ricordo che è ancora possibile partecipare. Realizzate il vostro video di un esperimento di fisica e inviatelo scrivendo a profsergiolamalfa@gmail.com. CLICCA QUI

Potete votare i lavori con un "I LIKE" (per votare entra nella visualizzazione Youtube). Ricordo che il video che a fine anno scolastico risulta più votato verrà premiato nella festa d'Istituto di giugno.


 3 ESPERIMENTI DA FARE IN CASA
PER VOTARE CLICCA QUI
Video realizzato dall'alunno Lovisa Marco della classe 2E scientifico del Liceo " Leopardi Majorana" di Pordenone. 
 
ESPERIMENTI DI OTTICA
 PER VOTARE CLICCA QUI
Video realizzato dagli alunni Zorzetto Sofia e Celot Eleonora della classe 2B scientifico del Liceo " Leopardi Majorana" di Pordenone. 

RIFRAZIONE DELLA LUCE : nel primo esperimento riusciamo a vedere una moneta posta sul fondo di una bacinella solo se la ricopriamo con dell’acqua, grazie al fenomeno della rifrazione; nel secondo esperimento  osservato l’immagine di una candela accesa al variare della sua distanza un obiettivo fotografico usato come lente.

APPARIZIONI
PER VOTARE CLICCA QUI
Video realizzato dagli alunni Giovanni Gattolini e Francesco Fabbro della classe 2B scientifico del Liceo " Leopardi Majorana" di Pordenone.


PROPAGAZIONE DELLA LUCE: mettiamo una moneta sul fondo di un contenitore: riusciamo a vederla solo se riempiamo il contenitore con dell’acqua, questo grazie al fenomeno della rifrazione, cioè della deviazione della direzione di un raggio luminoso quando passa da un mezzo materiale ad un altro; ma l’acqua in un recipiente fa anche modificare la direzione di una freccia posta dietro al recipiente stesso

FRECCE E BICCHIERI
 PER VOTARE CLICCA QUI
Video realizzato dagli alunni Dardengo Riccardo, De Ros Marco , Magris Federico E Pascon Mattia della classe 2B scientifico del Liceo " Leopardi Majorana" di Pordenone.

FRECCE: nell'esperimento abbiamo osservato e poi spiegato, utilizzando le leggi della rifrazione,  un semplice fenomeno: due frecce disegnate su un foglio cambino direzione  e dimensioni se le poniamo, a distanze diverse,  dietro ad un bicchiere riempito di acqua o di olio

LEGGI DELLA RIFLESSIONE
 PER VOTARE CLICCA QUI
Video realizzato dagli alunni Bacchin Giovanni, De Filippo Antonio, Mazzon Carlo, Nigris Giacomo della classe 2B scientifico del Liceo " Leopardi Majorana" di Pordenone. 

RIFLESSIONE DELLA LUCE: Facendo passare un raggio luminoso attraverso una fenditura, abbiamo verificato che la luce si propaga in linea retta. Utilizzando uno specchio piano abbiamo verificato la legge della riflessione della luce.

LEGGI DELLA RIFRAZIONE
PER VOTARE CLICCA QUI
  Video realizzato dagli alunni Bacchin Giovanni, De Filippo Antonio, Mazzon Carlo, Nigris Giacomo della classe 2B scientifico del Liceo " Leopardi Majorana" di Pordenone. 

RIFRAZIONE DELLA LUCE: grazie a questo esperimento abbiamo osservato come i raggi luminosi vengano deviati nel loro “cammino” quando passano da un mezzo materiale ad un altro. Solo dopo aver versato dell’acqua in un contenitore con una scritta sul fondo riusciamo a distinguere quest’ultima da lontano: merito della deviazione dei raggi luminosi

MOTO RETTILINEO UNIFORME
PER VOTARE CLICCA QUI
Video realizzato dagli alunni Boktor Antonio, Bonino , Piccinin Alberto della classe 2D scientifico del Liceo " Leopardi Majorana" di Pordenone.

PIANO INCLINATO: abbiamo verificato che un corpi si muove lungo un piano inclinato di moto uniformemente accelerato

RIFRAZIONE E RIFLESSIONE CON LASER
PER VOTARE CLICCA QUI
Video realizzato dagli alunni Erica Bava, Marta Castellarin, Marta Mentil, Anna Savoia della classe 2B scientifico del Liceo " Leopardi Majorana" di Pordenone.

RIFLESSIONE E RIFRAZIONE: Puntando un raggio luminoso verso una struttura di plexiglass abbiamo verificato che gli angoli di incidenza sono uguali a quelli di riflessione e che gli angoli di rifrazione, al variare di quelli d’incidenza, verificano la legge di Snell. 

  PIANO INCLINATO
PER VOTARE CLICCA QUI
Video realizzato dagli alunni Barato, Colombo della classe 2B scientifico del Liceo " Leopardi Majorana" di Pordenone.

PIANO INCLINATO: abbiamo voluto verificare che una lattina riempita con glicerina tende a muoversi di moto uniforme lungo un piano inclinato, a causa delle forze d’attrito presenti tra glicerina e lattina e tra lattina e piano


MOTI UNIFORMI E VARI
PER VOTARE CLICCA QUI
Video realizzato dagli alunni Bianchet Alberto, Olivotto Paolo, Vivan Filippo della classe 2D scientifico del Liceo " Leopardi Majorana" di Pordenone.
MOTI UNIFORMI E VARI: il primo esperimento è sul moto rettilineo uniforme: facendo rotolare una pallina liscia su un tavolo ben levigato, verifichiamo che la sua velocità media è costante; gli altri due esperimenti sono sul moto accelerato e decelerato, osservando il moto di una macchinina

IL FUOCO DI UNA LENTE
 PER VOTARE CLICCA QUI
Video realizzato dagli alunni  Alberto Cuciniello, Giacomo Martini, Enrico Venier e Luca Zaghis della classe 2B scientifico del Liceo " Leopardi Majorana" di Pordenone.

IL FUOCO DI UNA LENTE: posizioniamo un palloncino sul fuoco di una lente convergente illuminata dai raggi solari; dopo un po’ il palloncino scoppierà perché i raggi luminosi, praticamente paralleli tra loro, convergono nel fuoco, surriscaldando la plastica del palloncino

LEGGE DELLA RIFRAZIONE
Video realizzato dagli alunni  Ceppi Margherita e Cicuta Alessia della classe 2B scientifico del Liceo " Leopardi Majorana" di Pordenone.
RIFRAZIONE DELLA LUCE : i due fenomeni analizzati possono essere spiegati utilizzando le leggi della rifrazione della luce. Possiamo così capire perchè riusciamo a vedere una scritta fatta sul fondo di una bacinella solo se la ricopriamo con dell’acqua e anche perché delle frecce disegnate su un foglio cambino direzione  e dimensioni se le poniamo, a distanze diverse,  dietro ad una bottiglia trasparente riempita d’acqua


FENOMENO DI RIFRAZIONE
PER VOTARE CLICCA QUI
Video realizzato dagli alunni  Dell'Agnolo Nicolò, Dell'Agnolo Matteo, Mazzolin Sofia e Saletti Giorgia  della classe 2D scientifico del Liceo " Leopardi Majorana" di Pordenone.


RIFRAZIONE: abbiamo verificato che i raggi luminosi quando passano da un mezzo materiale ad un altro cambiano la propria direzione di propagazione
 

ANGOLO LIMITE CON LASER
 PER VOTARE CLICCA QUI
Video realizzato dagli alunni  Bortolin Mattia e Santarossa Francesco  della classe 2B scientifico del Liceo " Leopardi Majorana" di Pordenone.


RIFLESSIONE TOTALE. nell’esperimento variando l’angolo di incidenza che un raggio laser forma con la superficie di separazione aria-acqua, siamo riusciti ad evidenziare il fenomeno della riflessione totale

PIANO INCLINATO
PER VOTARE CLICCA QUI
Video realizzato dall'alunno Stefano Lento e Vivan Filippo della classe 2D scientifico del Liceo " Leopardi Majorana" di Pordenone.

PIANO INCLINATO: analizzando il moto di una biglia lungo un piano inclinato ho verificato la diretta proporzionalità quadratica tra spazio percorso e tempo impiegato a percorrerlo

OTTICA CON OBIETTIVO
PER VOTARE CLICCA QUI
Video realizzato dagli alunni  Bianchet Alberto, Olivotto Paolo, Vivan Filippo  della classe 2D scientifico del Liceo " Leopardi Majorana" di Pordenone.

LENTI  Utilizzando come lente un obiettivo fotografico abbiamo proiettato l’immagine di una candela su una parete e osservato l’immagine al variare della distanza della candela dalla nostra lente.

MIRAGGIO
PER VOTARE CLICCA QUI
Video realizzato dall'alunno Stefano Lento  della classe 2D scientifico del Liceo " Leopardi Majorana" di Pordenone.


MIRAGGIO :una moneta posta sul fondo di una bacinella e inizialmente non visibile, “appare” ai nostri occhi se versiamo sopra di essa dell’acqua; questo perchè i raggi luminosi quando passano da un mezzo materiale ad un altro cambiano la propria direzione di propagazione
 

VERIFICA DELLA LEGGE DI SNELL
PER VOTARE CLICCA QUI
Video realizzato dagli alunni Boktor Antonio, Olivotto Paolo, Piccinin Alberto della classe 2D scientifico del Liceo " Leopardi Majorana" di Pordenone.



VERIFICA DELLA LEGGE DI SNELL: abbiamo verificato la legge della rifrazione della luce quando passa attraverso un contenitore riempito d’acqua: bastano pochi materiali d’uso comune, fantasia e precisione
 

OSSERVAZIONI SULLA RIFRAZIONE
PER VOTARE CLICCA QUI
Video realizzato dall'alunno Mattavelli Federico della classe 2D scientifico del Liceo " Leopardi Majorana" di Pordenone.

INDICE DI RIFRAZIONE DEL PLEXIGLASS 
Video realizzato dagli alunni Melanie Marzinotto e Denise di Paciani della classe 2B scientifico del Liceo " Leopardi Majorana" di Pordenone.


LA RIFRAZIONE: abbiamo verificato il legame tra angolo di incidenza e di rifrazione, facendo passare un raggio laser attraverso un prisma di plexiglass, trovando la conferma sperimentale della legge di Snell
LE LEGGI DELLA RIFRAZIONE
Video realizzato dall'alunna Fassetta Elisa della classe 2B scientifico del Liceo " Leopardi Majorana" di Pordenone.

IMPLOSIONE DELLA LATTINA
PER VOTARE CLICCA QUI
Video ed esperimento realizzato da Lorenzo Pastrello della 2Es del Liceo Leopardi Majorana di Pordenone: Si prende una lattina e la si riempe con un po' di acqua. La si pone sopra la fiamma di un fornello per scaldarla . Quando si forma il vapore la si rovescia con l'apertura verso il basso immergendola in acqua fredda di una vaschetta. Il vapore interno condensa e lascia una depressione interna. La pressione atmosferica esterna prevale e schiaccia la lattina.

PUNTINE E PALLONCINI

 PER VOTARE CLICCA QUI
Video realizzato da Poli Viviana della classe 2Es del Liceo Leopardi Majorana di Pordenone : esperimento sul significato di pressione


LA SEPARAZIONE DEI FLUIDI

PER VOTARE CLICCA QUI
Esperimento eseguito da Giovanni Maria Gaborin della classe 2Fs del Liceo Leopardi Majorana di Pordenone: Liquidi con diversa densità si scambiano di posto.La spiegazione è data dalla forza di Archimede.

Nell’esperimento sono stati utilizzati materiali e sostanze “povere” facilmente trovabili in tutte le case.Le sostanze anche se infiammabili non possono provocare nessun pericolo se si sta lontani dal fuoco.L’esperimento è basato sulla densità ma anche su alcune proprietà dei fluidi come la polarità o l’apolarità che rientra più nel mondo della chimica che della fisica.
I fenomeni coinvolti sono il principio di Archimede che si verifica perché i due fluidi hanno densità differenti; la polarità e l’apolarità dei fluidi che è determinate nella scelta di quest’ultimi.


COME COSTRUIRE UN HOVERCRAFT

Video realizzato da Margherita Morellato della classe 2Fs del liceo scientifico Leopardi Majorana di Pordenone: Come costruire un hovercraft in casa con materiale povero per dimostrare il moto di un corpo in assenza di attrito.


MOTORE ELETTRICO 

 PER VOTARE CLICCA QUI
Video realizzato da Altamura Elisa della 2FS del liceo scientifico Leopardi Majorana. Come costruire un motorino elettrico con materiale povero. Un avvolgimento di rame percorso da corrente in presenza di un magnete risente di una forza che lo mette in rotazione.


L'ACCELERAZIONE

 PER VOTARE CLICCA QUI
Video realizzato dagli alunni Alberto Cuciniello, Giacomo Martini, Enrico Venier e Luca Zaghis della classe 2B scientifico del Liceo " Leopardi Majorana" di Pordenone.

MOTO ACCELERATO: abbiamo verificato che un corpo lasciato scivolare lungo un piano inclinato accelera, percorrendo spazi uguali in tempi via via minori



ESPERIMENTI DIVERTENTI

PER VOTARE CLICCA QUI
Video realizzato da Giovanna Tellan della 2Es del Liceo Leopardi Majorana di Pordenone. Vengono proposti una serie di semplici e divertenti esperimenti che si possono realizzare a casa con materiale povero. 


LASCIARE ANDARE LA PALLINA

PER VOTARE CLICCA QUI
Video realizzato dagli alunni Bacchin Giovanni, De Filippo Antonio della classe 2B scientifico del Liceo " Leopardi Majorana" di Pordenone.

Utilizzando tre metri snodati, abbiamo suddiviso un piano inclinato in spazi regolari, per dimostrare che il moto di una pallina lungo tale piano è uniformemente accelerato. 
Abbiamo determinato, grazie ai dati raccolti, la sua accelerazione.


MOTO SENZA ATTRITO

 PER VOTARE CLICCA QUI
Esperimento con materiale povero eseguito dall'alunno Luca Lombardo della 2Fs del Liceo Leopardi Majorana di Pordenone: sistema a cuscino d'aria privo di attrito.


ELETTROCALAMITA

 PER VOTARE CLICCA QUI
Esperimento realizzato da Biason Alberto della 2F liceo scientifico del liceo Leopardi Majorana di Pordenone: Come costruire un elettromagnete con un filo di rame, un chiodo e una batteria. Una corrente genera un campo magnetico e il ferro dolce del chiodo amplifica il campo generato.

IL MOTORINO
PER VOTARE CLICCA QUI
Video realizzato dagli alunni Dardengo Riccardo, De Ros Marco , Magris Federico E Pascon Mattia della classe 2E scientifico del Liceo " Leopardi Majorana" di Pordenone.

IL MOTORINO: il moto di un motorino ci ha permesso di analizzare il moto uniforme e uniformemente vario, calcolando i tempi impiegati a percorrere spazi uguali


PIANO INCLINATO

PER VOTARE CLICCA QUI
Video realizzato dagli alunni Erica Bava, Marta Castellarin, Anna Savoia della classe 2B scientifico del Liceo " Leopardi Majorana" di Pordenone.

PIANO INCLINATO: abbiamo analizzato il moto di una sfera lungo un piano inclinato di legno; dai dati raccolti e dalla loro elaborazione abbiamo potuto verificare che il moto avveniva con accelerazione costante


MOTO DEI GRAVI

PER VOTARE CLICCA QUI
Video realizzato dagli alunni Saletti Giorgia e Marta Mentil della classe 2D scientifico del Liceo " Leopardi Majorana" di Pordenone.

CADUTA DEI GRAVI: si vuole trovare, attraverso il lancio di una pallina da diverse altezze, che l’accelerazione con cui cade, cioè l’accelerazione di gravità, è costante



LA MACCHININA

PER VOTARE CLICCA QUI
Video realizzato dagli alunni Bortolin Mattia e Santarossa Francesco della classe 2B scientifico del Liceo " Leopardi Majorana" di Pordenone.

MACCHININA: usando il moto di una macchinina radiocomandata e le leggi del moto, abbiamo determinato la sua accelerazione

IL MOTO 

PER VOTARE CLICCA QUI
Video realizzato dagli alunni Zorzetto Sofia e Celot Eleonora della classe 2B scientifico del Liceo " Leopardi Majorana" di Pordenone.

MOTO DEI GRAVI: utilizzando il moto di caduta di un grave, uniformemente accelerato, e le sue leggi abbiamo ricavato sperimentalmente l’altezza di una palazzina

A FUOCO
 PER VOTARE CLICCA QUI
Video realizzato dagli alunni Barato, Colombo e Zorat della classe 2D scientifico del Liceo " Leopardi Majorana" di Pordenone.

FUOCO DI UNA LENTE: con l’esperimento abbiamo voluto dimostrare che i raggi luminosi paralleli all’asse ottico di una lente convergono nel suo fuoco; mettendo un tovagliolo di carta in corrispondenza del fuoco di una lente, siamo riusciti  a bruciarlo utilizzando i raggi solari e questa proprietà.

mercoledì 1 febbraio 2017

SIMULTANEITÀ DEGLI EVENTI IN RELATIVITA'

Due eventi che avvengono in un sistema S si dicono simultanei se si verificano nello stesso istante di tempo. 

Se una luce viene accesa al centro di un vagone di un treno, per un osservatore posto sul treno i raggi di luce raggiungono l'inizio e la fine del vagone nello stesso momento: t1=t2
Quindi per l'osservatore in S i due eventi sono SIMULTANEI. Siano x1 e x2 le coordinate dell'inizio  e della fine del vagone nel sistema S .
Sia -v la velocità del treno rispetto l'osservatore posto a terra nel sistema S'. Per S' i due eventi non sono simultanei. Infatti per le trasformazioni di Lorentz si ha:
i due eventi risultano simultanei per tutti gli osservatori solo se avvengono nello stesso punto x1=x2. Quello che è simultaneo per un osservatore non lo è più per un altro. Quindi non ha più senso parlare di simultaneità di due eventi perchè dipende dal sistema inerziale. Lo sfasamento tra i due eventi è tanto più grande quanto maggiore è la distanza tra i due punti dove si verificano gli eventi.
Nel seguente video si spiega il fenomeno :




 Il video immagina due osservatori, uno seduto al centro di un vagone in corsa, e un altro in piedi sulla piattaforma mentre il treno corre. Mentre il centro del treno passa l'osservatore sulla piattaforma, vede due fulmini colpire l'estremità del treno. I lampi di luce lo raggiungono nello stesso momento, quindi conclude che gli erano simultanei. Il suo amico sul treno noterà il colpo davanti precedere il lampo posteriore, perché dal suo punto di vista sulla il treno si sta muovendo incontro al lampo anteriore, e si allontana dal lampo nel retro del treno. In modo analogo se gli eventi sono simultanei per l'osservatore sul treno allora non lo sono più per l'osservatore sulla piattaforma.

1887 ESPERIMENTO DI MICHELSON MORLEY

Per Maxwell le onde elettromagnetiche hanno bisogno di un mezzo di propagazione detto ETERE rispetto al quale si muovono ad una velocità pari a c=3∙10⁸ m/s. La situzione è analoga al suono che si muove nell'aria.

OSSERVAZIONE: Misuriamo la velocità del suono muovendoci
con velocità v verso la sorgente ferma. Il suono ci viene incontro con velocità c. La velocità da noi misurata è pari a v+c per la legge di composizione delle velocità. Se ci allontaniamo misuriamo una velocità del suono c-v. In questo modo misurando la velocità del suono rispetto al nostro sistema possiamo evidenziare il moto del nostro sistema rispetto all'aria. 
Ad esempio misuro una velocità di u=200m/s posso dedurre che mi sto allontanando dalla sorgente con velocità (u=c-v) v=c-u=330-200=130m/s rispetto alla sorgente ferma. Attenzione : possiamo dedurre la velocità relativa del mio sistema rispetto all'aria dove si muove il suono. Non possiamo determinare chi si muove e cioè il moto assoluto.


Per questo motivo alla fine dell'800 si pensava di calcolare la velocità v della Terra rispetto all'etere misurando la velocità u della luce dal nostro sistema Terra sapendo che c è la velocità della luce rispetto all'etere. Se la velocità della luce risultava diversa da c si poteva dedurre la velocità del mio sistema Terra rispetto al sistema Etere. 
Nasce l'idea dell'esperimento di Michelson-Morley 1887.

Lo scopo dell’esperimento: misurare la velocità della Terra rispetto all’ETERE considerato fermo.
 

NB: In quel momento storico era considerato sicuramente vero il Principio di relatività Galileiano. Il principio afferma che i sistemi inerziali sono equivalenti da un punto di vista dinamico. Dire che sono equivalenti significa affermare che le leggi della dinamica sono identiche in ogni sistema inerziale. La conseguenza è che un generico fenomeno dinamico si presenta allo stesso modo se visto rispetto a diversi sistemi inerziali. Una goccia che cade in verticale rispetto ad un  sistema inerziale S continuerà a cadere in verticale anche in un sistema S'. Quando siamo in aereo che si muove con moto rettilineo uniforme non abbiamo la percezione del suo moto perchè non accade nulla di diverso di quello che accade quando siamo a Terra. E' anche il motivo per cui non ci accorgiamo del moto della Terra. 
E' quindi impossibile dedurre da un fenomeno di meccanica il moto assoluto del proprio sistema. 
Una domanda sorge spontanea. Il principio di relatività si può estendere anche ai fenomeni elettromagnetici? E' vero che i fenomeni elettromagnetici si manifestano in modo identico in tutti i sistemi inerziali e che da un fenomeno elettromagnetico è impossibile dedurre lo stato di moto del proprio sistema?  L'ipotesi dell'esistenza dell'etere considerato come sistema fermo andava naturalmente contro la validità del principio di relatività esteso ai fenomeni elettromagnetici. 
 
Si pensava che la velocità di un fascio di luce rispetto all’etere dipendesse dalla velocità della Terra per la legge di composizione della velocità. L'idea è semplice: se mi muovo con la Terra a velocità v e "lancio" un raggio di luce (che nell'etere ha velocità c) rispetto  a me avrà una velocità v' data dalla legge di composizione vettoriale delle velocità. (vedi figura sotto)
Lo strumento utilizzato per la misura della velocità della luce: interferometro


Un fascio di luce è suddiviso i due fasci che percorrono spazi uguali L+L in direzioni perpendicolari per poi convergere in uno schermo dove interferiscono.
Se la velocità dei due fasci è la stessa l'interferenza è solo costruttiva .
Se la velocità è diversa arrivano sfasati e si OSSERVA anche INTERFERENZA distruttiva. In base allo sfasamento si può dedurre la velocità della Terra rispetto all'etere.
Per comodità pensiamo all'interferometro che si muove con velocità v rispetto all'etere . Vedi la figura sotto che mostra la composizione delle velocità nei due casi di un fascio di luce che si muove nella stessa direzione di v e in direzione perpendicolare.
Secondo la fisica classica se il raggio si muove parallelo alla direzione del moto del sistema Terra impiega un tempo diverso rispetto al fascio che si muove perpendicolarmente.
L'animazione sopra mostra il percorso del raggio di luce che si muove nella direzione di moto dell'interferometro. Secondo la fisica classica il raggio all'andata ha una velocità c-v mentre al ritorno ha una velocità c+v. Quindi all'andata impiega un tempo L/(c-v) mentre al ritorno impiega L/(c+v). In totale dovrebbe impiegare un tempo :
Il tempo impiegato dal fascio di luce perpendicolare è maggiore perché è maggiore il percorso (vedi animazione sotto)
Infatti se c è la velocità della luce rispetto all'etere, v è la velocità della Terra allora la velocità della luce si ottiene componendo i due vettori tra loro :

Il tempo impiegato dal raggio verticale per andata e ritorno è:
E' facile dimostrare che 𝛥t₂ > 𝛥t₁.
Quindi il secondo raggio di luce dovrebbe arrivare al rilevatore in ritardo rispetto al primo (secondo la fisica classica) e quindi sfasato.
ESITO DELL'ESPERIMENTO: anche ruotando l'apparato non si riuscì a trovare nessuno sfasamento.
Il fatto che l'esperimento sia clamorosamente fallito non poteva far altro che smentire le ipotesi di partenza, mostrando che la luce ha sempre la stessa velocità per tutti gli osservatori e che evidentemente le trasformazioni di Galileo NON sono valide per tutti i sistemi di riferimento in moto relativo l'uno rispetto all'altro. 
Vedi l' applet di simulazione della Zanichelli
Usa questo applet per simulare l'esperimento

  

applet: clicca qui

https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php?s=str_michelson&l=it
applet: clicca qui

 spiegazione dell'esperimento di Michelson Morley