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17/06/2007 Esiste la luna? 1
Emilio Fiordilino
17/06/2007 Esiste la luna? 2
( ) ( )
( ) ( )
( ) xkxu
nk
uu
xukx
xu
nn
n
sin
00d
d 22
2
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l
l
I modi normali di una corda di chitarra
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+ +0.5
( ) ( ) ( )xuxuxu 21 += ( ) ( ) ( )xuxuxu 21 5.0+=
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( ) ( )
=
=1n
nn xucxu
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I modi normali di un tamburo
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( )
sec106.032
9)(
)(32)(
233
2
3330
3
23
2
=
=
=
mcqT
TtTcZrtr
tacqtP
Una carica accelerata irradia onde
Energia irradiata per unit di tempo (potenza)
Distanza in funzione del tempo
Accelerazione centripetarva
2
=
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r(t)
La traiettoria di una carica accelerata che irradia
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Le basi concettuali della Mcccanica Quantistica
Esiste la luna quando nessuno la guarda?
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Sospirerebbero gli amanti senza la luna?
La luna indubbiamente fa sospirare gli amanti e abbaiare i cani
La luna causa la marea: a Portishead (UK) lampiezza della marea di 16 m; a Saint-Malo (Fr) 13 m
La luna provoca un movimento dellasse della terra, detto nutazione, con un periodo di circa 19 anni
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Il sistema solare Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno,
Urano, Nettuno, Plutone Urano, bench visibile a occhio nudo, venne scoperto
nel 1781 Nettuno stato scoperto da piccole variazioni
dellorbita di Urano il 23.IX.1846
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Ammasso della Vergine
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Ammasso di Galassie della Chioma
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Domande oziose
Esiste la luna quando nessuno la guarda? Sospirerebbero gli amanti senza la luna? Come si distingue il mondo reale da quello dei sogni? La velocit del pensiero pu essere maggiore di
quella della luce? Perch non esiste lanno zero?
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Questa la cosa pi vicina allafotografia1 di un elettrone che lanatura ci permetta di ottenere.a) sperimentaleb) calcolatoc) confronto fra a e b lungo
lasseLesperimento stato condotto illuminando una molecola di azoto e osservando la radiazione emessa dalla molecola
1 in realt una TAC
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t ( o . c . )
0 3 2 6 4 9 6 1 2 8 1 6 0 1 9 2 2 2 4 2 5 6
0 . 0 0 0 0
0 . 0 0 0 5
0 . 0 0 1 0
0 . 0 0 1 5
0 . 0 0 2 0
0 . 0 0 2 5
0 . 0 0 3 0
35
eSG
S
e
mMM
M
m
714411
3333
2728
10g1010
g10g1099.1
g10g101.9
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Proprio perch il comportamento atomico cos diverso dalla comune esperienza, assai difficile abituarvisi, ed esso appare strano e misterioso a chiunque, sia al principiante, sia al fisico ormai sperimentato. Persino gli esperti non lo capiscono nel modo che essi desidererebbero, ed assai ragionevole che non ci riescano, poich tutto quanto riguarda la diretta esperienza e lintuizione umana si riferisce a oggetti grandi1.
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Storicamente la meccanica quantistica nacque per descrivere il comportamento degli atomi
Proprio perch il comportamento atomico cos diverso dalla comune esperienza, assai difficile abituarvisi, ed esso appare strano e misterioso a chiunque, sia al principiante, sia al fisico ormai sperimentato. Persino gli esperti non lo capiscono nel modo che essi desidererebbero, ed assai ragionevole che non ci riescano, poich tutto quanto riguarda la diretta esperienza e lintuizione umana si riferisce a oggetti grandi1.
Per cui se alla fine della nostra chiacchierata vi lascio con le idee confuse magari vuol dire che sono stato chiaro
1R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands: la fisica di Feynman
Operativismo
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Se noi vogliamo descrivere il moto di un punto materiale, dobbiamodare i valori delle sue coordinate in funzione del tempo. Orbene,
dobbiamo avere ben chiaro in testa che una descrizione matematica di questo tipo non ha alcun significato fisico se non abbiamo
chiaro quello che intendiamo con tempo. Dobbiamo tenere presente che tutti i nostri giudizi in cui il tempo ha un ruolo sono sempre giudizi di eventi simultanei. Se, per esempio, io dico Quel treno arriva qui alle ore 7, io intendo qualcosa del tipo: Il puntamento della lancetta piccola del mio orologio al 7 e l'arrivo del treno
sono eventi simultanei.
A. Einstein: On the Electrodynamics of Moving Body, Annalen der Physik 17, (1905).
Operativismo
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ovvio che il vero significato di un termine va cercato esaminando come un uomo lo usa, non cosa ne dice.
Cosa intendiamo per lunghezza di un oggetto? Evidentemente sappiamo che cosa intendiamo per lunghezza se possiamo dire qual la lunghezza di qualunque oggetto, e al fisico non occorre niente di pi. Per trovare la lunghezza di un oggetto, dobbiamo compiere operazioni fisiche. Il concetto di lunghezza risulta pertanto fissato quando sono fissate le operazioni mediante cui la lunghezza si misura; vale a dire, il concetto di lunghezza implica n pin meno che il gruppo di operazioni con cui la lunghezza si determina. In generale, per concetto noi non intendiamo altro che un gruppo di operazioni; il concetto sinonimo del corrispondente gruppo di operazioni.
P. W. Bridgman: La logica della Fisica Moderna,Boringhieri (Torino) (1977)
zitto e misura!
In altre parole la distanza si definisce spiegando come si usa il righello!
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Misura della lunghezzaUna distanza si misura con un metro. Il metro unasta rigida. Il processo di misura consiste nel riportare la lunghezza dellasta lungo la distanza e vedere quante volte centra.
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Ma come si misura laltezza di una torre senza rischiare losso del collo?
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tantan XHxh
XxhH
xh
XH
=
==
Tutto vero se la sommadegli angoli interni di un
triangolo 180o.Cio se vale la geometria
euclidea.
Esercizio per casa:prendete un mappamondo edisegnate un triangolo convertici il polo e due punti sullequatore. Quanto fa lasomma degli angoli interni?
misurati
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Misurare laltezza di una torre con un metodo trigonometrico definisce lo stesso concetto didistanza del metodo tradizionale di vedere quante volte centra un metro?
Come si misura la distanza di una stella? E di una galassia?Come si misura lo spessore della zampa di una zanzara?
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Inoltre un qualsiasi processo di misura impone una perturbazione del sistema da misurare: cosmisurare la temperatura di un oggetto impone che si metta a contatto il termometro con loggetto stesso: loggetto dunque cambia la sua temperatura. Tuttavia, la speranza che si possa sempre inventare uno strumento che riduca a quantitpiccole a piacere la perturbazione del sistema da misurare.
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Definizione operativa della posizione di un oggetto
Si accende la luce Si guarda dove si trova loggetto in
questione Si misura la distanza delloggetto da
una serie di altri corpi supposti immobili e che fungono da riferimento
Per misurare la velocit occorre misurare due posizioni a distanza di tempo molto piccola
ma allora cosa la luce?
( ) ( )12
12
tttxtxv
=
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Propriet della luce
( )
20
0
8
22sin),(
E
EE
cI
cTkT
tkxtx
=
===
=l
TCon che precisione si pu misurare la posizione di un corpo usando la luce accesa?Se la luce unonda: essa permette di misurare la posizione con una precisione pari alla sua lunghezza donda lNaturalmente non si possono vedere dettagli delloggetto pi piccoli di lAdunque basta usare l piccole per aumentare la precisione
infatti ci abbronziamo
La frequenza (angolare) legata al colore della luce
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Spettro elettromagnetico
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La luce visibile
( ) ( ) ( )Hz10136.4cm1023.1 1514
=
=eVE
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luce
?
IIWE
cW
f
f
==
==
h
hh2
EI
( )
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E
EE
cI
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tkxtx
=
===
=
Bedda matri! l a denominatore
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Lh
Lh
Lh
Lh
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Quantit di moto della luce
noto dalla fisica classica che la luce trasportaquantit di moto
In meccanica relativistica si ha:
ccEp
cmcpEh
==
+= 42222 La massa (a riposo) del fotone nulla
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Le dimensioni de