Illustra l’equivalenza relativistica tra massa e energia.

Secondo la teoria della relatività, un corpo fermo e non soggetto a forze possiede un’energia, detta energia di riposo per il fatto di possedere una massa. Tale energia è data da:

dove con c si indica la velocità della luce e con il termine si indica la massa a riposo del corpo cioè la massa nel sistema di riferimento nel quale la massa è ferma. La massa relativistica è definita come dove il fattore è pari a

Nell’espressione, v indica la velocità del corpo. Quando il corpo viaggia ad una velocità prossima a quella della luce, il rapporto v/c tende ad uno. Di conseguenza, il fattore assume valori molto elevati e quindi anche m. E’ possibile dimostrare che l’energia totale di una particella che si muove a velocità prossime a quelle della luce è data dall’espressione
Un esempio dell’equivalenza tra massa ed energia è dato dal decadimento spontaneo di nuclei instabili, in cui l’energia associata alla massa del nucleo a riposo viene in parte convertita in radiazione elettromagnetica o energia cinetica delle particelle prodotte nel decadimento. Questa trasformazione di massa in energia si verifica anche nelle reazioni nucleari e permette, tra l’altro, il funzionamento delle centrali elettrice nucleari.

Enuncia e commenta i postulati proposti da Einstein sulla relatività ristretta.

La luce è una particolare onda trasversale che si può propagare nel vuoto. Si tratta di un’onda elettromagnetica che ha, nel vuoto, la sua velocità massima c pari a circa 300.000 km/s. Questo valore, nella teoria dell’elettromagnetismo, è lo stesso in tutti i sistemi di riferimento, qualunque sia la loro velocità relativa rispetto all’osservatore e si dice, perciò, che è una grandezza invariante. Questo è in disaccordo con le previsioni della meccanica classica e, in particolare, con le trasformazioni di Galileo che affermano che la velocità della luce deve variare, da un sistema di riferimento ad un altro, così come varia la velocità di ogni corpo. Proprio per risolvere questa contraddizione tra meccanica ed elettromagnetismo, Einstein propone due assiomi. Il primo, chiamato principio di relatività ristretta o speciale, afferma che le leggi della Fisica hanno la stessa forma in tutti i sistemi fisici inerziali e non esiste quindi un riferimento privilegiato. Il secondo assioma, chiamato principio di invarianza di c, afferma invece che la velocità della luce è la stessa in tutte le direzioni e in tutti i sistemi di riferimento inerziali, indipendentemente dal moto del sistema stesso o della sorgente da cui la luce è emessa.

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