Fisica - Scuola secondaria di secondo grado La relatività ristretta Contrazione delle lunghezze Relatività della lunghezza nella direzione del moto relativo

25. La relatività del tempo e dello spazio

20 esercizi

SVOLGI

INFO

Fisica

Due sonde spaziali S₁ e S₂ viaggiano parallele verso un pianeta a velocità pari rispettivamente a c/4 e c/3; quando si trovano affiancate emettono entrambe un raggio luminoso verso il pianeta. Quanto vale il rapporto fra i tempi T₁ e T₂ impiegati dai due raggi per raggiungere il pianeta?

A: 1

B: 3,4

C: 4/3

D: 3/4

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Fisica

Nella relatività ristretta β è il prodotto tra il modulo della velocità di un oggetto o di un sistema e la velocità della luce. Perciò β ha le dimensioni di una velocità e per i corpi dotati di massa è sempre maggiore di 1.
Il coefficiente di dilatazione γ è il numero puro, sempre minore di 1, definito come

1 / \sqrt{1 - β^{2}}

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Fisica

A: Le trasformazioni di Lorentz sono equivalenti a quelle di Galileo.

B: Le trasformazioni di Galileo sono un caso particolare di quelle di Lorentz.

C: Le trasformazioni di Galileo valgono soltanto per i sistemi di riferimento inerziali, mentre quelle di Lorentz valgono sempre.

D: Le trasformazioni di Lorentz non valgono per velocità basse rispetto a quelle dalla luce.

Vero o falso

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Fisica

Secondo il principio di invarianza di c nella relatività ristretta, la velocità della luce è ________ in tutti i sistemi di riferimento ________ indipendentemente dalla loro ________ e dalla sorgente di luce.
Il principio di relatività di ________ è una generalizzazione a tutta la fisica del principio di relatività di ________.

Posizionamento

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Fisica

Un giocatore di golf colpisce una pallina di raggio 1,50 cm che deve entrare una buca di raggio 1,48 cm. Esiste un modo per far "entrare in buca" la pallina?

A: Sì, se la pallina viaggia a velocità costante.

B: No, in nessun caso.

C: Sì, ma soltanto per un osservatore solidale con la pallina che viaggi quasi alla velocità della luce.

D: Sì, se la pallina viaggia quasi alla velocità della luce.

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Fisica

La lunghezza propria di un segmento è quella misurata nel sistema di riferimento che rispetto al segmento:

A: è in quiete.

B: è inerziale e in moto relativo.

C: viaggia a una velocità trascurabile rispetto a quella della luce.

D: viaggia alla velocità della luce.

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Fisica

A bordo di un'astronave, che è in moto nello spazio con velocità 3c/4 rispetto alla Terra, si misura tra due eventi un intervallo di tempo di 10 s.
Qual è l'intervallo tra gli stessi due eventi osservato dalla Terra?

A: 11,5 s

B: 15,1 s

C: 7,5 s

D: 10,4 s

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Fisica

Due sorgenti S₁ e S₂, che viaggiano a velocità costante, si trovano rispettivamente nell'origine e in un punto a distanza d dall'origine quando emettono luce simultaneamente una verso l'altra. A quale distanza dall'origine si incontreranno i due raggi di luce?

A: A una distanza inferiore a d/2, se le due sorgenti si stanno avvicinando tra loro.

B: A una distanza pari a d/2, ma soltanto se le velocità delle due sorgenti hanno verso concorde.

C: A una distanza superiore a d/2, se le due sorgenti si stanno allontanando tra loro.

D: A una distanza pari a d/2, in ogni caso.

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Fisica

Dati due osservatori in moto relativo, tutte le lunghezze in direzione ________ alla direzione del moto rimangono ________ per entrambi.
Invece le lunghezze in direzione ________ alla direzione del moto risultano ________ per gli osservatori che le vedono ________.

Posizionamento

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Fisica

Un passeggero di un treno relativistico misura la lunghezza ________ del treno; per il capostazione che sta a terra la lunghezza del treno è ________.
Per il passeggero il transito nella stazione ha una durata ________ a quella misurata dal capostazione.

Completamento chiuso

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Fisica

Nel sistema di riferimento S, un punto materiale che all'istante t = 0 s si trova nell'origine viaggia lungo le x positive con velocità u = 0,8c e giunge nel punto P = (0,8ct; t). Un sistema di riferimento S' viaggia verso sinistra con velocità 0,9c. Quali sono le coordinate del punto P nel sistema di riferimento S'?

A: P' = (3,9t; 0,6ct)

B: P' = (0,2ct; 0,6t)

C: P' = (3,9ct; 3,9t)

D: P' = (0,2ct; 3,9t)

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Fisica

Quali tra le seguenti sono caratteristiche delle grandezze

β

γ

usate nella teoria della relatività?

β

γ

sono omogenee tra loro ma non alla velocità della luce c.

β

γ

sono grandezze omogenee alla velocità della luce c.

γ

ha un valore numerico minore di 1.

β

ha un valore numerico minore di 1.

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Fisica

Due particelle si allontanano da uno stesso punto in direzioni opposte con velocità 0,90c. Un osservatore solidale con una delle due particelle vede l'altra allontanarsi con velocità pari a:

A: 1,80c

B: 0,90c

C: c

D: 0,99c

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Fisica

A: Per un osservatore che viaggia quasi alla velocità della luce, il proprio orologio batte il tempo più lentamente.

B: Per un osservatore che viaggia quasi alla velocità della luce, il proprio orologio batte il tempo più rapidamente.

C: Per un osservatore che viaggia quasi alla velocità della luce rispetto a noi, un orologio a terra batte il tempo più lentamente.

D: Per un osservatore in quiete, un orologio che viaggia a 290 000 km/s batte il tempo più rapidamente.

Vero o falso

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Fisica

Se volessimo ridurre la lunghezza misurata di una barra, che cosa potremmo fare?

A: Portarla con noi quando viaggiamo ad altissima velocità.

B: Osservarla da fermi mentre viaggia ad altissima velocità.

C: Misurarla mentre viaggiamo rispetto a essa ad altissima velocità.

D: È impossibile, la lunghezza di una sbarra non dipende dal suo stato di moto.

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Fisica

Un tapis roulant scorre con una velocità di 0,9c. A che velocità bisogna camminare su di esso affinché un osservatore a terra misuri una velocità relativa pari a 0,95c?

A: A una velocità inferiore a 0,05c nel verso opposto a quello di scorrimento del tapis roulant.

B: A velocità 0,05c nel verso opposto a quello di scorrimento del tapis roulant.

C: A velocità 0,05c nello stesso verso di scorrimento del tapis roulant.

D: A una velocità superiore a 0,05c nello stesso verso di scorrimento del tapis roulant.

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Anche la luce, come tutte le altre onde, presenta l'effetto Doppler.

A: Poiché non esiste un mezzo materiale necessario alla luce per propagarsi nel vuoto, i sistemi di riferimento "sorgente ferma-osservatore in moto" e "sorgente in moto-osservatore fermo" sono equivalenti, quindi la formula che si ottiene in un caso è valida anche nell'altro.

B: L'effetto Doppler relativistico è molto utile per valutare la velocità dei corpi celesti luminosi, ma non può dirci nulla sul verso di tale velocità.

Vero o falso

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Fisica

A: z (il redshift) è una grandezza dimensionale.

B: Se osservatore e sorgente si avvicinano tra loro, la frequenza rilevata è maggiore di quella emessa e quindi z (il redshift) è minore di zero.

C: Se osservatore e sorgente si allontanano tra loro, la frequenza rilevata è minore di quella emessa e quindi z (il redshift) è maggiore di zero.

D: Se la sorgente e l'osservatore si avvicinano tra loro, la frequenza rilevata è pari a quella emessa moltiplicata per la radice quadrata del rapporto

(1 - β) / (1 + β)

Vero o falso

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Fisica

Una sorgente emette luce di frequenza f. A quale velocità si deve allontanare da essa un osservatore per registrare una frequenza 0,1f ?

A: 99c/101

B: 9c/11

C: (1/√10)c

D: 0,1c

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Fisica

Abbiamo una torcia puntata verso uno specchio posto di fronte a noi, a qualche decina di metri di distanza, e misuriamo l'intervallo di tempo fra l'accensione della torcia e la visione della luce riflessa.

A: Se iniziamo a camminare verso lo specchio, l'intervallo di tempo fra l'accensione della torcia e la visione del riflesso si riduce.

B: Se iniziamo a camminare verso lo specchio, i fotoni arrivano sulla nostra retina con velocità maggiore.

Vero o falso

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