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Velocità della luce

Quanto vale la velocità della luce?

La velocità della luce nel vuoto è un dato noto da tempo; essa si propaga in linea retta ed assume il valore costante di 299792458 m/s, che per semplicità approssimeremo con 300000000 m/s ovvero 3 · 108 m/s.

Per convenzione il valore della velocità della luce si indica con la lettera c.

Consideriamo ora il caso di un treno che viaggia ad una certa velocità costante, che chiamiamo Vtreno rispetto al suolo, e una palla che viene lanciata e si muove all’interno del treno lungo la stessa direzione di marcia.

Chiameremo la velocità della palla Vpalla.

Un osservatore posto a terra che vede passare davanti a se il treno vedrà la palla muoversi ad una velocità che è la somma della velocità della palla rispetto al treno più la somma della velocità del treno rispetto alla Terra.

velocità della luce nel vuoto e moti relativi

Cosa succede se consideriamo adesso un fascio di luce emesso sul treno in corsa?

Ci aspettiamo che, come nel caso della palla, l’osservatore a terra veda viaggiare il fascio di luce ad una velocità che è pari alla somma della velocità della luce c più quella del treno. Ed invece non è così!

velocità della luce

Gli esperimenti infatti mostrano che la velocità della luce all’interno del treno, anche se visti da un osservatore posto su un sistema di riferimento fisso, è sempre la stessa e vale c.

La velocità della luce è dunque sempre pari a c qualsiasi sia la velocità del dispositivo che la emette.

Inoltre la velocità della luce rappresenta la massima velocità raggiungibile in natura: nessun corpo può arrivare a viaggiare al valore di tale velocità, ma si ci può avvicinare sempre più intendendo c come limite; cioè si ci può avvicinare sempre più alla velocità della luce senza però mai raggiungerla.

Questi risultati sono stati teorizzati all’inizio del novecento dal grande fisico Albert Einstein nella sua teoria della relatività.

Le conclusioni a cui arrivò Einstein furono talmente sconcertanti che molti accademici del tempo rimasero molto scettici a lungo sulle discussioni portate avanti dall’illustre genio.

Le leggi di Newton e Galileo sono valide ed applicabili solo quando le velocità sono molto inferiori a quelle della luce, come nel nostro mondo ordinario.

Se invece le velocità diventano dell’ordine di c allora bisogna introdurre dei fattori correttivi che portano a introdurre concetti di tempo relativi, masse e lunghezze relativistiche. Ovvero tempo, lunghezza e massa sono grandezze fisiche non più assolute ma mutabili a seconda della velocità a cui si procede.

Esercizio sulla velocità della luce

Un'onda elettromagnetica si propaga nel vuoto.

Quanto spazione percorre nel tempo di 10 minuti?

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: esercizio sulla velocità della luce.

Prova tu

Determinare lo spazio percorso in un minuto da un'onda elettromagnetica che si propaga nel vuoto.

La soluzione dell'esercizio la trovi qui: formula della velocità della luce.

Esercizi sulle onde elettromagnetiche

Se ti interessano li trovi qui: esercizi sulle onde elettromagnetiche.

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