L'articolo discute del concetto di teoria della relatività speciale che include la velocità relativa e la velocità della luce.
La velocità relativa e la velocità della luce rappresentano il movimento dei corpi multipli che interagiscono tra loro. La velocità di uno dei corpi in movimento rispetto all'altro è calcolata come velocità relativa. Al contrario, il limite massimo di entrambe le velocità relative è la "velocità della luce".
La velocità di qualsiasi oggetto dipende dal frame. Ciò significa che la velocità di un oggetto deve essere stimata rispetto a un fotogramma di un altro oggetto interagente, anche se un oggetto è fermo o in movimento.
Se entrambi gli oggetti A e B si muovono nella stessa direzione, il loro velocità relativa VAB è la somma di entrambe le velocità (VA + VB).
Se entrambi gli oggetti A e B si muovono nella direzione opposta, il loro velocità relativa VAB è la differenza tra le loro velocità (VA – VB).
La velocità relativa è caratterizzata dal sistema di riferimento di un altro oggetto o osservatore, rappresentato da coordinate spaziali (x,y,z,t).
Ma ci deve essere il valore più grande per la velocità di ogni oggetto, scoperta dall'astronomo danese Ole Roemer. Ha sperimentato sulla velocità di onde elettromagnetiche EM viaggiando sulla terra. Ha calcolato che le onde luminose impiegano 17 minuti per attraversare il diametro dell'orbita terrestre. Dividendo il diametro dell'orbita per la differenza di tempo, la velocità della luce (c) viene contata come 186,000 miglia al secondo.
James Maxwell ha proposto che la luce, una delle onde elettromagnetiche, viaggi a 1,86,000 miglia al secondo o 3.8 x 108 SM. Einstein coltivò la teoria della relatività speciale ipotizzando che il valore della velocità della luce sia costante e indipendente dal moto della sua sorgente.
Secondo la teoria della relatività di Einstein, esiste un limite di velocità per ogni materia, energia o segnale che trasporta l'informazione attraverso lo spazio. Ciò significa che la velocità relativa tra due corpi interagenti ha un limite di velocità uguale alla velocità della luce.
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La velocità relativa può superare la velocità della luce?
I velocità relativa di qualsiasi oggetto non può superare il valore della velocità della luce.
Tutta la radiazione EM contiene particelle prive di massa. Quindi, richiedono meno energia per raggiungere la velocità della luce. In confronto, le particelle con massa diversa da zero richiedono un'energia estremamente grande. Pertanto, l'onda EM viaggia alla velocità della luce, nonostante il quadro di riferimento; ma non può superarlo.
In precedenza, i fisici presumevano che non ci fossero limiti alla velocità di un oggetto. Ma Einstein ha scoperto il valore della velocità della luce (c) nel vuoto come limite di velocità per tutti gli oggetti sulla terra. Che significa che nessun oggetto può viaggiare più veloce del valore 3 x 108 m/s. I velocità relativa dell'oggetto particolare con una massa diversa da zero è calcolato nel quadro di riferimento dell'altro oggetto. Ma nessun osservatore non vedrà un osservatore in un altro sistema di riferimento avvicinarsi o superare il valore c.
Supponiamo che un uomo viaggi sul treno e un altro uomo sia in piedi fuori dal treno. L'uomo all'interno del treno ha catturato l'uomo all'esterno, che passava a 30 km/h, mentre l'uomo all'esterno ha intravisto l'uomo all'interno del treno, che passava a 250 km/h. La domanda su 'qual è la velocità effettiva del treno' non ha una sola risposta.
La velocità del treno rispetto all'uomo in piedi fuori dal treno è determinata sommando velocità come 30 + 250 = 280 km/h. In confronto, la velocità del treno rispetto all'uomo all'interno del treno è di 30 km/h. Inoltre, la velocità dello stesso treno rispetto alla galassia è di 2,20,000 m/s.
Introduciamo le onde EM in un esempio come il treno che viaggia di notte e l'uomo fuori dal treno che illumina un lampo di luce con una torcia sull'uomo all'interno del treno. Comprendiamo che la velocità del treno rispetto all'uomo all'esterno è di 280 km/h. Allo stesso tempo, la luce ha una velocità di 3 x 108 SM. Quindi, la velocità della luce rispetto al treno è 3 x 108 SM.
Se ci piace calcolare la velocità della luce relativa all'uomo all'interno del treno, diremmo 280 + 3 x 108 = 3,00,000,280 m/s. Ma non è valido. La velocità della luce relativa all'uomo all'interno del treno è ancora 3 x 108 secondo la teoria della relatività di Einstein. Poiché tutte le velocità sono relative, la velocità della luce è un valore costante assoluto o universale indipendente dal mezzo e dal sistema di riferimento percorso.
Pertanto, indipendentemente dalla velocità con cui l'osservatore si muove rispetto alla sorgente di luce, la velocità della luce è la stessa quando un osservatore la vede. Abbiamo capito che la velocità relativa si acquisisce sommando le velocità, ma non può superare il valore c.
Perché le velocità relative non possono superare la velocità della luce?
I velocità relative non può superare la velocità della luce a causa della grande necessità di energia.
Gli oggetti interagenti devono mantenere grandi masse per muoversi a una velocità maggiore. Più un oggetto è grande, più veloce viaggia. Tuttavia, gli oggetti richiedono una quantità infinita di energia per superare le loro velocità relative alla velocità della luce, cosa che non accade praticamente per oggetti di massa diversa da zero.
Einstein ha sviluppato il equivalenza energia-massa che prevede la quantità di energia necessaria per spostare un oggetto con massa diversa da zero. E = mc2. La formula ci rivela che le quantità di energia e di massa sono interconvertibili. Ciò significa che la massa può essere trasformata in energia e viceversa. L'equivalenza massa-energia definisce il tasso di scambio tra energia e massa.
Le onde EM si scaricano come una grande quantità di energia nel processo di conversione dell'energia. Le onde luminose comprendono solo protoni che hanno massa a riposo zero. Nella formula dell'equivalenza massa-energia, la piccola massa delle onde luminose viene convertita nella massima energia possibile per viaggiare alla massima velocità possibile.
Le velocità relative possono superare la velocità della luce solo se;
- La distanza tra loro è zero.
- Il tempo necessario per viaggiare è infinito.
- Nessun tipo di forza di contatto o senza contatto agisce su entrambi, quindi la loro accelerazione è zero.
- E le loro masse sono infinite.
Quindi l'oggetto con masse infinite non è pratico nella vita reale. Ecco perché no oggetti o le loro velocità relative non può superare il valore della velocità della luce.
Può qualcosa andare più veloce della velocità della luce?
Un oggetto con massa zero può andare più veloce e raggiungere anche il valore della velocità della luce ma non superarlo mai.
I Grande collisore di adroni (LHC) è l'acceleratore di particelle che ha raggiunto la velocità della luce del 99.99% rispetto a un altro gruppo di protoni. Ma per andare più veloce del valore c, l'energia necessaria è maggiore dell'energia consumata dall'intera città.
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