Fisica - Scuola secondaria di secondo grado La relatività ristretta Assiomi della teoria della relatività ristretta Principio di invarianza della luce

La relatività del tempo e dello spazio

20 esercizi

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Fisica

In base agli assiomi della relatività ristretta, la velocità della luce c è la stessa in ogni direzione se:

A: l'etere ha una velocità trascurabile rispetto a quella della luce.

B: l'etere è fermo e la Terra è in moto.

C: la si misura da un sistema di riferimento inerziale.

D: l'etere e la Terra sono in moto relativo.

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Fisica

Due sonde spaziali S₁ e S₂ che 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

Dalla testa di un treno in corsa si spara un colpo di pistola verso un bersaglio posto alla coda del treno. Nello stesso istante un proiettile è sparato dall'ultimo vagone verso un bersaglio posto in testa del treno.
Quale dei due proiettili raggiungerà per primo il rispettivo bersaglio?

A: Il proiettile sparato verso la testa del treno.

B: I proiettili raggiungeranno il rispettivo bersaglio simultaneamente.

C: Soltanto il proiettile esploso dalla testa del treno raggiunge il proprio bersaglio.

D: Il proiettile sparato verso la coda del treno.

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Fisica

Che cosa non varia in tutti i sistemi di riferimento inerziali, secondo il principio di relatività ristretta?

A: Le leggi e i principi dell'elettromagnetismo.

B: Le leggi della meccanica.

C: Le leggi e i principi della meccanica.

D: Le leggi e i principi della fisica.

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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

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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Nella relatività ristretta ß è il prodotto tra il modulo della velocità di un oggetto o di un sistema e la velocità della luce.
Perciò ß 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/√(1- ß²).

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Fisica

A bordo di un'astronave, che è in moto nello spazio con velocità 3/4 c 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

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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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

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

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=0,8 c e giunge nel punto P = ( 0,8 ct, t). Un sistema di riferimento S' viaggia verso sinistra con velocità 0,9 c. Quali sono le coordinate del punto P nel sistema di riferimento S'?

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

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

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

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

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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

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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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

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

Quali tra le seguenti sono caratteristiche delle grandezze ß e γ usate nella teoria della relatività?

A: ß e γ sono omogenee tra loro ma non alla velocità della luce c.

B: ß e γ sono grandezze omogenee alla velocità della luce c.

C: γ ha un valore numerico minore di 1.

D: ß ha un valore numerico minore di 1.

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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 0,1 f ?

A: 99/101 c

B: 9/11 c

C: (1/√10) c

D: 0,1 c

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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-ß)/(1+ß).

Vero o falso

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Fisica

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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