la dilatazione del tempo è la differenza nella misura del tempoper due orologi identici e perfettamente sincronizzato che si verifica quando uno di questi orologi si muove a una velocità paragonabile a velocità della luce o anche quando è soggetto ad a campo gravitazionale diverso da quello che si trova nell'altro orologio. Il fenomeno della dilatazione temporale è stato previsto e spiegato teoricamente dal fisico tedesco Albert Einsteiniononell'anno 1905.
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Che cos'è la dilatazione del tempo e come si verifica?
La dilatazione del tempo è intesa come a ritardonola misura di un intervallo di tempo tra due referenzialeS i cui orologi erano stati precedentemente sincronizzati. Questa desincronizzazione può verificarsi in due diverse situazioni. Il primo è se uno dei sistemi di riferimento si muove a una velocità prossima a quella della luce, cioè circa 300 mila chilometri al secondo. Il secondo può verificarsi quando uno dei riferimenti si trova in una regione di potenziale gravitazionale diverso dal primo.
In pratica, la dilatazione temporale provoca la lancette dell'orologio"gira più lentamente", come se la durata convenzionale del secondo o del minuto, ad esempio, fosse leggermente aumentata. Inoltre, la dilatazione temporale prodotta da un'alta velocità è reciproco per i due riferimenti, cioè, quando uno guarda l'altro, entrambi noteranno uno scorrere del tempo più lento.
Questo non accade più con la dilatazione temporale causata da differenzanelcampogravitazionale, poiché, in questo caso, solo il corpo soggetto ad un diverso campo gravitazionale è soggetto alla dilatazione del tempo. Questo tipo di dilatazione è spiegato da una generalizzazione della teoria della relatività ristretta, nota come teoria della relatività generale.
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Esperimenti e prove di dilatazione del tempo
La dilatazione dei tempi, prevista dal Teoria della relatività di Einstein, è già stato osservato e misurato in un gran numero di esperimenti. Si può vedere in:
acceleratori di particelle;
orologi atomici;
satelliti;
Raggi cosmici, particelle energetiche che entrano nell'atmosfera terrestre da tutte le direzioni dell'Universo.
In uno di questi esperimenti, la presenza di una particella nota come pi mesone, ad altezze prossime alla superficie del Terra. Queste particelle vengono prodotte quando un raggio cosmico si scontra con un atomo nell'atmosfera, disintegrandolo in un'ampia varietà di particelle più piccole.
Dal momento del metà vita del mesone pi è molto corto, non dovrebbe essere possibile osservarlo all'altezza del mare, ad esempio, ma solo dove si forma, a diversi chilometri di altezza. Quello che succede in questo caso è che la velocità con cui questi pioni si muovono, subito dopo la collisione che creano, è così grande che, rispetto alla Terra, la lunghezza della loro emivita si estende notevolmente. In questo modo è possibile rilevarli a bassa quota. La scoperta del mesone pi di Fisico brasiliano César Lattes servito come un eccellente provasperimentaledàdilatazioneditempo.
In un altro esperimento, due orologi atomici sincronizzati sono stati posti a diverse altezze (uno era di 33 centimetri sopra l'altro) e misurati pauseneltempoleggermentetante differenti, poiché l'orologio che era più basso ha sperimentato una gravità più intensa. Tuttavia, va notato che l'effetto di tale dilatazione temporale è così basso che il ritardo tra questi orologi è stato di soli 90 miliardesimi di secondo in 80 anni di misurazione.
In una variazione di questo esperimento, i fisici hanno impostato uno degli orologi in modo che oscilli a una velocità di 10 m/s. Con questo, sono stati anche in grado di misurare una differenza nel tempo misurato tra i due orologi. Sulla base di questi esperimenti, oggi sappiamo che, salendo i gradini di una scala o ancora in macchina, anche a bassa velocità, il il tempo passa diversamente per tutti noi.
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Calcolo della dilatazione del tempo
Il calcolo di dilatazionetemporale è fatto in base a trasformazioninelLorentz. Queste trasformazioni non sono altro che un insieme di equazioni che mettono in relazione gli intervalli di tempo in cui si verifica un evento in due riferimenti distinti.
Vedi sotto la formula che viene utilizzata per calcolare la dilatazione del tempo dovuta alla velocità.
t0 – tempo misurato dall'osservatore a riposo (tempo proprio)
t – tempo misurato dall'osservatore in movimento
v – velocità dell'osservatore in movimento
ç - velocità della luce
La formula sopra può anche essere scritta in modo più semplice. Per questo, diciamo che il tempo misurato dall'osservatore in movimento è uguale al autotempo moltiplicato per un fattore di correzione relativistico, noto come fattore di Lorentz.
Facciamo un esempio con la formula mostrata sopra.
Supponiamo che due orologi atomici siano perfettamente sincronizzati e uno di essi sia impostato per muoversi alla velocità di 0,6c (dove c è la velocità della luce nel vuoto). Se sono trascorsi 10 s sull'orologio fermo, quanti secondi saranno trascorsi sull'orologio in movimento ad alta velocità?
Calcoliamo il fattore di Lorentz con le informazioni fornite. Orologio:
Infine, per ottenere il tempo misurato dal sistema di riferimento mobile, dobbiamo moltiplicare l'autotempo per il fattore di correzione di Lorentz.
Sulla base del calcolo, abbiamo scoperto che se uno degli orologi si muoveva a una velocità pari al 60% della velocità della luce (0.6c), un evento di 10 s avrebbe la sua durata estesa a 12,5 s. Tuttavia, è degno di nota il fatto che si noterebbe la dilatazione del tempo solo se si osservasse l'evento dal sistema di riferimento a riposo e viceversa.
Di Rafael Hellerbrock
Insegnante di fisica
Vorresti fare riferimento a questo testo in un lavoro scolastico o accademico? Guarda:
HELERBROCK, Rafael. "Dilatazione del tempo"; Brasile Scuola. Disponibile in: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-tempo.htm. Consultato il 27 giugno 2021.
Fisica
Che ne dici di saperne di più sulla Teoria della Relatività Generale? Questa teoria, proposta da Einstein, è una generalizzazione della Teoria della Relatività Ristretta e tiene conto dei riferimenti non inerziali, cioè quelli che presentano accelerazione. Con questa teoria Einstein dimostrò che grandi masse sono in grado di deformare lo spazio, piegandolo.
Fisica
Sai qual è la velocità della luce? Nel vuoto, la luce può viaggiare a una velocità di 299.792.458 metri al secondo. Fino ad oggi, nulla è noto per essere in grado di muoversi più velocemente di lei. La velocità della luce non dipende dalla sua sorgente emittente, né dai suoi osservatori, ma esclusivamente dal mezzo in cui si propaga.
