La fisica al volante

La maggior parte di noi nella vita comune si scontra con i principi che regolano la fisica come la conosciamo noi oggi; ci siamo abituati ormai a tutti gli effetti della teoria delle onde elettromagnetiche, in forma della disponibilità di corrente alternata, di cellulari, TV, radio. Allo stesso modo ormai la chimica è entrata a far parte della vita con l’innumerevole quantità di materiali che usiamo.

Ci sono però alcune branche della fisica che rimangono piuttosto distanti, anche se in realtà governano il nostro vivere quotidiano: fra queste la più elusiva di tutte è la teoria della relatività nella sua accezione Einsteiniana; quella precedente, la relatività galileiana, la esploriamo ogni giorno quando parte l’ascensore o sui dossi du una macchiana, ma quella Einsteiniana la si vede poco.

Un posto dove Einstein regna è il vostro amato TomTom, o qualsiasi altro navigatore satellitare GPS. La storia è questa: un satellite in orbita intorno alla terra si trova in una situazione di spazio-tempo curvata dalla presenza della terra stessa, che piega l’orbita come una palla su di un foglio elastico. Questa curvatura fa sì che il satellite vada più veloce di un pochetto al giorno; immaginatevi la palla ruotare intorno al foglio elastico curvato dalla presenza della terra; la palla tenderà a cadere e pertanto ad accelerare.

La stessa cosa può essere descritta come confronto tra il tempo misurato da un orologio sul satellite e da uno sulla terra. Sul satellite il tempo scorre più piano (di qualcosa come 1 decimo ogni dieci anni). Questo effetto, che nella misura si riduce a millionesimi di secondo, in realtà ha un effetto notevole sulla misura che il GPS offre, ovvero la posizione di un mezzo in movimento. Senza farla lunga sul fatto che in realtà il GPS misura il segnale di più satelliti e lo incorcia, un errore di quel genere si tradurrebbe in un errore di guida sull’ordine del Km al giorno.

La cosa complessa dal punto di vista della progettazione è che più si vuole precisione nel posizionamento (ad esempio nel passaggio dal GPS al Galileo), più ci vuole precisione nella misura del tempo a bordo dei satelliti e più si deve calcolare esattamente l’effetto Einsteniano.

Insomma, quando guardate la mappa della strada per andare al Santuario del Divino Amore, ricrdatevi che Einstein vi sta sorridendo sornione.
Carletto Darwin

9 Responses to “La fisica al volante”


  1. 1 fabristol marzo 17, 2008 alle 9:17 am

    Per un attimo ho pensato che stessi parlando della Carlucci in auto…😉

  2. 2 juhan marzo 17, 2008 alle 11:59 am

    fabristol! mi hai fatto venire le convulsioni, non riuscivo più a smetterla di ridere, lacrime agli occhi, etc… la prossima volta metti un warning.

  3. 3 fabiobiker marzo 17, 2008 alle 12:33 pm

    posso fare una nota critica all’articolo?

    Non è che si capisca bene bene che cosa accade al satellite, leggendo l’articolo…

    Il saltellite non “precipita” e neppure “accelera” nel senso comune di accelerare.
    L’effetto einsteniano c’è perchè, pur andando a velocità angolare costante su un’orbita costante, il satellite ha un’accelerazione centripeta costante (che viene simulata dall’immagine del piano elastico deformato).
    Quindi anche se il satellita ruota nella sua orbita sempre a X all’ora, in realtà è accelerato dalla forza gravitazionale terrestre che gli impone una traiettoria curvilinea, auspicabilmente chiusa, piuttosto che una rettilinea, conforme al 1° principio della dinamica.

    Con simpatia

    Fabio

  4. 4 doghen marzo 17, 2008 alle 1:51 pm

    Poco è dimostrato della teoria della relatività. Sappiamo poco, davvero poco….sono tutte teorie. Lo scienziato onesto dovrebbe ammetterlo.

  5. 5 DF1989 marzo 17, 2008 alle 3:05 pm

    Senza fare le dovute correzioni nella misura del tempo basate sulla teoria della relatività, il gps non funzionerebbe. Questa è una prova sperimentale della correttezza di tale teoria.

  6. 6 mikecas marzo 17, 2008 alle 3:25 pm

    @doghen
    la relativita’ ristretta (che di questa si sta parlando in questo post) e’ stata verificata con una precisione impressionante. E’ vero che nella vita di tutti i giorni e’ difficile raggiungere velocita’ paragonabili a quella della luce, ma cio’ non e’ vero per le particelle elementari, che possono essere accelerate ad altissime energie raggiungendo velocita’ quasi indistinguibili da quelle della luce e rappresentano un perfetto laboratorio dove tutta la teoria e’ stata ampiamente verificata.
    Nel mondo macroscopico vi sono poi osservazioni astronomiche altrettanto confortanti della correttezza della teoria.

  7. 7 J_B marzo 17, 2008 alle 4:45 pm

    Mica solo le osservazioni astronomiche. Ad esempio qui c’è un bell’esempio di verifica (quasi) fatta in casa degli effetti predetti dalla relatività generale.

  8. 8 fabristol marzo 17, 2008 alle 5:47 pm

    Io l’ho sempre detto: “fisica al volante, pericolo costante.”
    😉

  9. 9 luca marzo 18, 2008 alle 8:53 am

    Ciao a tutti, in aggiunta all’articolo volevo ricordare che per la misura del tempo non è tanto il satellite ad avere problemi (hanno tutti a bordo orologi atomici, che sono tra i piu’ precisi), ma il tuo amato TomTom, che invece si basa alla fine su un quarzo qualunque e quindi commette grandi imprecisioni. E quando la differenza da misurare è in frazioni di picosecondo… l’è dura🙂


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