Fisica moderna

Dilatazione del tempo con orologio di luce

Alza β — guarda l'orologio luminoso in movimento ticchettare più lentamente (Δt = γ Δt₀) e l'asta accorciarsi.

Dilatazione del tempo con orologio di luce — simulazione interattiva (Fisica moderna). Alza β — guarda l'orologio luminoso in movimento ticchettare più lentamente (Δt = γ Δt₀) e l'asta accorciarsi. Laboratorio virtuale di fisica gratuito nel browser con misure SI dal vivo e tutorial guidato.

Dilatazione del tempo

Alza β — guarda l'orologio luminoso in movimento ticchettare più lentamente (Δt = γ Δt₀) e l'asta accorciarsi.

Un orologio luminoso conta i ticchettii facendo rimbalzare un fotone tra specchi. Gli orologi in movimento misurano tempi di andata e ritorno più lunghi nel sistema del laboratorio del fattore γ = 1/√(1−β²). La simultanea contrazione delle lunghezze mantiene c invariante — nucleo degli esperimenti mentali della relatività ristretta.

• Δt = γΔt₀
• γ = 1/√(1−β²)

Sintesi dell'indagine

Pianifica la domanda prima di aprire il laboratorio

La sintesi riprende la pagina pre-renderizzata: domanda guida, previsioni concorrenti, ruoli delle variabili, leggi dominanti, procedura, analisi ed estensioni restano visibili e in quest'ordine.

Domanda guida

Un «orologio di luce» fa rimbalzare un impulso tra due specchi, ticchettando a ogni andata e ritorno. Se l'orologio intero ti sfreccia accanto, lo vedi ticchettare più lentamente, più in fretta o uguale a uno fermo?

Previsioni da valutare

• Più lentamente: l'impulso percorre un percorso diagonale più lungo nel tuo riferimento, quindi ogni tic dura di più.
• Più in fretta: il moto accelera l'orologio.
• Uguale: la luce va sempre a c.

Ruoli delle variabili

Cosa imposti tu:

• Frazione di velocità β = v/c

Cosa misuri:

• Fattore di Lorentz γ
• Tempo dilatato Δt (µs)

Come si svolge l'indagine

1. Apri il preset light-clock-dilation e premi Reimposta. Il tempo proprio per tic è fissato a 1 µs.
2. Attiva le letture di fattore di Lorentz e tempo dilatato.
3. Imposta la velocità dell'orologio (come frazione della velocità della luce, β = v/c) per ogni prova e registra il tempo dilatato osservato.

Equazione che governa

Dilatazione del tempo — Δt = γ Δt₀

Un orologio che si muove a v = βc, osservato da un sistema fermo, appare andare lento del fattore di Lorentz: Δt = γ·Δt_proper, dove γ = 1/√(1 − β²) ≥ 1. L'effetto è trascurabile alle velocità quotidiane ma drammatico al avvicinarsi di β a 1.

Cosa il foglio stampabile chiede di ricavare agli studenti

• Per una prova, calcola γ = 1/√(1 − β²), poi Δt = γ·Δt_proper con tempo proprio di 1 µs. Confronta entrambi con la tabella.
• Spiega perché γ resta vicino a 1 a basse velocità ma sale bruscamente per β → 1: la diagonale si allunga in modo drastico solo a frazioni significative di c.

Dove si ritrova fuori dal laboratorio

• Per chi viaggia CON l'orologio, il proprio è normale e quello terrestre appare lento. Spiega perché la dilatazione è simmetrica tra osservatori e perché non è contraddizione (la risolve chi cambia davvero riferimento).
• I satelliti GPS si muovono abbastanza perché la dilatazione ristretta (più un effetto di relatività generale dalla gravità più debole in quota) causi derive misurabili, corrette nel progetto. Perché ignorare questo effettino finirebbe per causare errori di posizionamento significativi?

• AP Physics 2 — Unit 15: Modern Physics
• IB Physics — A.5 Galilean and special relativity
• General High School Physics — Modern physics intro
• NGSS High School Physics — Wave-particle duality of light

1. Benvenuto all'orologio di luce
2. Seleziona l'installazione di relatività
3. Premi Play
4. Gli orologi in moto rallentano
5. Apri il pannello Proprietà
6. Ce l'hai fatta!

Apri la simulazione interattiva per costruire la scena, premere Play ed esplorare con misure dal vivo e un tutorial guidato.

Apri laboratorio interattivo →

Scarica foglio di laboratorio →

Relatività ristretta: dilatazione del tempo