Fisica - Scuola secondaria di secondo grado La relatività generale La curvatura dello spazio-tempo Deflessione gravitazionale della luce

La relatività generale

20 esercizi

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Fisica

A: All'interno di un ascensore che precipita in caduta libera verso la Terra tutti gli oggetti sembrano privi di peso.

B: In un locale chiuso è impossibile accertare sperimentalmente se si sia in assenza di gravità oppure se l'intero locale abbia una velocità non costante.

C: In un locale chiuso, purché abbastanza ampio, si può accertare sperimentalmente se esista un campo gravitazionale oppure se l'intero locale abbia un'accelerazione costante.

D: La massa inerziale e la massa gravitazionale sono grandezze fisiche identiche e del tutto equivalenti.

Vero o falso

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Fisica

Tra le seguenti affermazioni riguardanti i principi della relatività generale, soltanto una è corretta. Quale?

A: Secondo il principio di relatività generale la velocità vettoriale della luce è sempre costante.

B: Secondo il principio di relatività generale le leggi della fisica hanno la stessa forma in tutti i sistemi di riferimento, purché questi siano inerziali.

C: Per il principio di equivalenza in una zona limitata dello spazio-tempo un sistema di riferimento inerziale è indistinguibile da un sistema non inerziale.

D: In una zona limitata dello spazio-tempo si può sempre scegliere un sistema di riferimento tale da simulare o eliminare l'effetto di un campo gravitazionale costante.

Scelta multipla

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Fisica

La somma degli angoli interni di un triangolo:

A: è minore di 180° nelle geometrie ellittiche, maggiore di 180° in quelle iperboliche.

B: è maggiore di 180° nelle geometrie ellittiche, minore di 180° in quelle iperboliche.

C: è minore di 180° sia nelle geometrie ellittiche sia in quelle iperboliche.

D: è pari a 180° sia nelle geometrie euclidee sia in quelle non euclidee.

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Fisica

A: In una geometria ellittica un triangolo isoscele può avere i due angoli alla base entrambi retti.

B: Nelle geometrie ellittiche per un punto esterno a una retta non si possono condurre rette a essa parallele.

C: Lo spazio-tempo di Minkowski, che "fa da sfondo" alla relatività ristretta, è uno spazio curvo.

D: La curvatura è una proprietà intrinseca degli spazi e può essere nulla, positiva o negativa.

Vero o falso

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Fisica

La nuova interpretazione della gravità data da Einstein:

A: si fonda sull'ipotesi che le particelle soggette a qualsiasi forza si muovano nello spazio-tempo seguendo una curva geodetica.

B: si fonda sull'ipotesi che tutte le forze agiscano nello spazio-tempo, la cui geometria non dipende dalla distribuzione delle masse presenti.

C: è diversa da quella di Newton soltanto per la scelta di alcune costanti nell'espressione che descrive la forza attrattiva.

D: è diversa da quella di Newton poiché sostiene che l'attrazione tra i punti materiali non è dovuta a una forza a distanza.

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Fisica

Tra quale coppia di orologi identici è più ragionevole aspettarsi una differenza di ticchettio più marcata?

A: Un orologio al piano terra e uno al ventesimo piano dello stesso palazzo.

B: Un orologio a Venezia e uno a New York.

C: Un orologio in quiete e uno, nelle immediate vicinanze, che si sposta rispetto a esso di 1 m/s.

D: Un orologio sulla superficie del Sole e uno sulla superficie della Terra.

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Fisica

Un raggio di luce emesso da una stella arriva sulla Terra dopo aver "sfiorato" il Sole. Quale tra le seguenti affermazioni non è corretta?

A: La frequenza della luce rilevata sulla Terra è minore di quella con cui la luce è stata emessa, e la diminuzione è più marcata se la stella è più massiccia.

B: Il raggio di luce segue una traiettoria rettilinea perché, essendo costituito da fotoni che hanno massa nulla, non risente del campo gravitazionale.

C: La frequenza della luce rilevata sulla Terra è minore di quella con cui la luce è stata emessa dalla stella (anche se la luce non passa in prossimità del Sole).

D: La massa del Sole curva lo spazio-tempo in prossimità di esso e il raggio di luce percorre una geodetica che non è rettilinea.

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Tra le seguenti affermazioni relative alle onde gravitazionali, qual è l'unica corretta?

A: La propagazione della variazione della geometria dello spazio-tempo avviene a velocità inferiore alla velocità della luce c.

B: Le onde gravitazionali sono radiazioni elettromagnetiche ad alta frequenza.

C: le onde gravitazionali sono distorsioni dello spazio-tempo determinate dal rapido movimento di grandi masse.

D: Le onde gravitazionali interagiscono in modo significativo con la materia e la loro intensità è facilmente misurabile con un'adeguata attrezzatura.

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La luce di una stella arriva sulla Terra dopo aver "risalito" il campo gravitazionale della stella, e quindi dopo aver acquistato energia. Questa variazione di energia non può determinare un rallentamento della luce nel vuoto, ma si riflette nell'aumento della sua velocità .

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Fisica

A: Misurando la somma degli angoli interni di un triangolo non è sempre possibile capire se lo spazio cui appartiene il triangolo è ellittico, iperbolico o euclideo.

B: La distribuzione delle masse "impone" allo spazio-tempo una particolare geometria.

C: Dati due punti su di una superficie sferica, la geodetica che li congiunge è la circonferenza che si ottiene intersecando la sfera con un piano passante per i due punti e per il centro della sfera.

Vero o falso

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Fisica

La teoria della relatività ________ prevede che si generino onde ________ quando la distribuzione delle ________ presenti nello spazio-tempo è rapidamente modificata; l'ampiezza delle onde è sempre molto ________, tranne nel caso di eventi cosmici fortemente ________ come l'esplosione di una ________.

Posizionamento

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Fisica

Un orologio atomico al cesio è trasportato da un aereo che percorre il giro del mondo. Riportato a terra, l'orologio è confrontato con un orologio di controllo identico, con cui era stato sincronizzato prima della partenza.

A: I due orologi hanno perso la sincronizzazione, e ciò unicamente a causa della dilatazione dei tempi prevista dalla relatività ristretta.

B: I due orologi non sono più sincronizzati, ma lo sarebbero ancora se l'aereo avesse potuto volare sempre appena sopra il livello del mare.

Vero o falso

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La teoria della relatività ristretta permette di calcolare la deviazione angolare repulsiva subita da un raggio di luce che passa rasente la superficie del Sole.
Una conferma sperimentale della deflessione della luce da parte di corpi molto massicci si ha nell'osservazione di immagini multiple di uno stesso corpo celeste, il fenomeno chiamato redshift gravitazionale.
Anche la velocità della luce è modificata quando essa attraversa un campo gravitazionale molto intenso, come nel caso del fenomeno chiamato lente gravitazionale.

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Fisica

In quale tra le seguenti situazioni si potrebbe capire se ci si trova in presenza di un campo gravitazionale, oppure dentro un locale che sta accelerando in modo costante con direzione parallela alla propria altezza?

A: In un locale grande quanto una cabina telefonica, disponendo di un cronometro e una pallina da tennis.

B: In un locale grande quanto una cabina telefonica, disponendo di due molle identiche e due pesi identici.

C: In un locale esteso come una cabina telefonica, alto duemila metri, disponendo di due molle identiche e due pesi identici.

D: In un locale esteso come un campo da calcio, alto un paio di metri, disponendo di due cronometri identici.

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Siamo in un enorme locale chiuso a forma di parallelepipedo; le pareti verticali sono alte 200 m e l'area di base è quella di una grande città. Improvvisamente quattro sfere di ferro identiche, inizialmente immobili e poste nei quattro vertici in alto, si spostano verso il basso con moto uniformemente accelerato, dirigendosi verso il centro della base del locale (così da deviare di qualche mm rispetto alla direzione perpendicolare alla base, quando toccano il pavimento). Quale tra i seguenti scenari potrebbe spiegare le osservazioni?

A: Qualche centinaio di km sotto il locale è comparso dal nulla un piccolo pianeta, verso cui l'intero locale sta precipitando.

B: Appena sotto il locale è comparso dal nulla un piccolo pianeta.

C: Appena sotto il locale è comparsa dal nulla una enorme calamita.

D: Il locale è una gigantesca astronave, ha acceso i motori e sta accelerando in modo costante verso l'alto.

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Fisica

Nelle geometrie ________ esistono infinite rette parallele a una retta data, condotte per un punto esterna a essa.
In una geometria ________ è possibile che due rette, entrambe perpendicolari a una terza retta, si incontrino in un punto; infatti in questo caso si formerebbe un triangolo la cui somma degli angoli interni è ________ 180°.

Completamento chiuso

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Fisica

Le curve geodetiche che congiungono due punti dello spazio sono:

A: i cammini di minima lunghezza che congiungono i due punti.

B: segmenti di retta che congiungono i due punti.

C: linee di forza del campo gravitazionale.

D: generiche linee curve che congiungono i due punti.

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Fisica

Supponi di trovarti dentro un ascensore che dall'ultimo piano di un grattacielo sta precipitando in caduta libera verso il suolo.

A: Se lasci cadere un mazzo di chiavi, esso resterà fluttuante nell'aria.

B: Andrai a sbattere con violenza contro il soffitto dell'ascensore.

C: Avrai l'impressione di non avvertire più il peso del tuo corpo.

D: Avrai l'impressione che il tuo peso sia enormemente aumentato.

E: Il tuo orologio perderà la sincronizzazione con un orologio identico che è rimasto in cima al grattacielo.

Vero o falso

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Siamo in un locale chiuso e disponiamo di due orologi al cesio, di grande precisione, che sono stati sincronizzati.

A: Se il locale è piccolo, sarà possibile usare i due orologi per capire se esso si muova con velocità costante oppure sia fermo.

B: Se il locale è molto grande, sarà possibile usare i due orologi per capire se esso si muova con velocità costante oppure sia fermo.

C: Se il locale è piccolo, potremo usare i due orologi per capire se esso si muova con accelerazione costante oppure sia fermo in un campo gravitazionale.

D: Se il locale è molto grande, potremo usare i due orologi per capire se esso si muova con accelerazione costante oppure sia fermo in un campo gravitazionale.

Vero o falso

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Fisica

Una persona chiusa dentro un piccolo locale di forma cilindrica, studiando le oscillazioni di un pendolo che ha con sé, sarà in grado di capire se il cilindro:

A: si sposta di moto rettilineo uniforme in assenza di gravità, oppure è in caduta libera verso la Terra.

B: si sposta di moto rettilineo uniforme in assenza di gravità, oppure è appoggiato in qualsiasi modo sulla superficie terrestre.

C: ruota con velocità angolare costante attorno al suo asse, in assenza di gravità, oppure è in caduta libera verso la Terra.

D: ruota con velocità angolare costante attorno al suo asse, in assenza di gravità, oppure è appoggiato, con l'asse in posizione orizzontale, sulla superficie terrestre.

Vero o falso

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