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Titolo: il suono su un sistema in moto: paradosso!

Una sorgente al suolo A emette un suono e un osservatore B (anch'esso
al suolo) a distanza a 340 m riceva il suono dopo un secondo.
Se su di un carrello in moto con velocità uniforme di 340 m/s si
trovano due persone A' e B'distanziate di 340m solidali al carrello
A' emette un suono (il carrello si muove nel verso di B' verso
A', in altri termini, l'osservatore "va verso il suono" ) ,
dopo quanto tempo lo riceverà B'?
Risposta paradossale:
Sappiamo che il suono ha una velocità legata al mezzo e non alla
sorgente, quindi si muoverà rispetto al suolo a 340 m/s ma rispetto
all'osservatore B' che gli va incontro la velocità si somma e
diviene 340+340 = 680m/s.  Se così fosse allora il suono
all'osservatore B' arriverebbe dopo 340/680=1/2 s.
Se questo accadesse saremmo all'assurdo che non varrebbe il principio
di relatività di Galileo perché sebbene i due sistemi vanno a
velocità relativa costante si potrebbe riconoscere il quale dei due mi
trovo.
Dov'è il difetto nel ragionamento?
Voglio osservare che invece se fosse la luce che sappiamo non è legata
ad un "etere" quale è l'aria per il suono, ma si muove con
velocità costante in tutti e due i sistemi di riferimento il tempo
sarebbe lo stesso.
Il punto della questione è: posso dire che l'aria viene trascinata
dal carrello in moto e che anch'essa si muova trascinata alla stessa
velocità del carrello? Se così fosse il suono si muoverebbe solidale
al carrello e avrebbe la velocità di 340 m/s all'interno del
carrello e così il principio di relatività sarebbe salvo.
Cosa giustifica il fatto che l'aria si muova solidale con il
carrello? La forza di gravità? Mi sembra poco plausibile.
Grazie per chi risponderà. 
Roberto

 Dov'è il difetto nel ragionamento?
Immagino che sia sbagliato considerarli 2 sistemi di riferimento 
distinti, in realta' il sistema inerziale e' lo stesso, perche' si 
muovono con la stessa velocita' costante (intesa in senso vettoriale) 
rispetto alla terra.
Dave

 velocità del carrello?
no, alla luce di quanto dice Galileo.
Ciao,
Corrado

 velocità del carrello? 
No, è vera la tua supposizione. L'aria non è trascinata dal carrello, ma tu
non puoi capire quale dei due casi seguenti è reale: a) l'aria si muove
verso B' a 340 m/s e B' fermo; B' è in moto e ad essere ferma è l'aria.
-- 
Attilio
--
Ma il furto non m'accora, 
poiché vi ha preso stanza 
la speranza!

 carrello e così il principio di relatività sarebbe salvo.
Il "principio" è salvo, non ti preoccupare: è la tua interpretazione ad
essere errata. 
-- 
saluti,
   debrando
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 Dave
....continua.
Inoltre il Principio di Relativita' dice che in un sistema inerziale
valgono le stesse leggi fisiche (nel senso della formulazione 
ovviamente) che valgono in un altro sistema.
Non parla di riconoscere in quale dei 2 sistemi ti trovi.
E' ovvio che se in un carrello c'e' scritto A' e nell'altro c'e' scritto 
B', gia' sai in quale ti trovi e il principio vale comunque.
Il fatto che fai interagire i due sistemi infine, non e' comtemplato dal 
principio. Dal principio puoi dedurre che non sai in quale sistema ti 
trovi osservando un fenomeno fisico in quel sistema (inerziale).
Dave

 ad un "etere" quale è l'aria per il suono,
Lo sappiamo?
Io non lo so, ne ci penso neanche lontanamente.
Le "onde" elettromagnetiche non possono essere pallini.
sono "onde". 

 Dov'è il difetto nel ragionamento?
...
Il punto cruciale su cui riflettere è che nel caso del suono esiste un
mezzo fisico (l'aria) che consente la propagazione delle onde sonore e che
costituisce un riferimento *privilegiato* (assoluto potremmo dire) per la
descrizione dei fenomeni sonori: proprio perché in questo caso *è
possibile* stabilire, con esperienze analoghe a quella che hai proposto,
se ci si trova in stato di moto o di quiete rispetto al mezzo (Ad esempio
è anche possibile discriminare in base all'effetto Doppler, che assume due
espressioni lievemente differenti nei due casi, se è l'osservatore a
muoversi rispetto al mezzo o la sorgente del segnale sonoro). 
D'altra parte il Principio di Relatività nella formulazione originale
dovuta a Galileo prescindeva già chiaramente da situazioni particolari e
locali (vedi citazione del Dialogo riportata da Dumbo), come la presenza
di un mezzo materiale in una piccola porzione dello spazio, per cui il
fatto di considerare siffatte situazioni come *violazioni* del P.R. mi
sembra più che altro una questione di definizioni.
Certo se l'Universo fosse riempito uniformemente di aria (o di etere
luminifero) allora sarebbe senz'altro ragionevole aspettarsi una
violazione profonda del P.R.     
Saluti,
Aleph
 
-- 


Il problema che ti ho posto è però apparentemente incompatibile con
quanto detto da Elio Fabri in un suo libro pubblicato dall'AIF
quest'anno: Insegnare relatività  nel XXI secolo. Precisamente quando
dice che il principio di relatività di Galilei si può riformulare
come il principio del taccuino:
"Se due fisici B e B' fanno esperimenti in due diversi Riferimenti
inerziali, non è possibile riconoscere B da B' con la sola lettura dei
taccuini"
E' chiaro che nell'esperienza da me formulata basterebbe confrontare il
taccuino di B con sopra scritto 1s perché il suono percorra 340m, con
quello di B' con scritto 1/2 s perché il suono percorra 340m, per
capire che B è fermo mentre B' è in moto.
La seconda contraddizione la trovo con il seguente brano:
"Come avrebbe risposto Galileo se qualcuno gli avesse chiesto <secondo
te la luce dentro la nave si muove con la stessa velocità che se la
nave stesse ferma o no?>. -Dai la sommava, via! - Io non ne sono
sicuro. Se gli avessi chiesto del suono? Se io batto le mani, il mio
amico all'altro capo all'altro capo della stanza dopo quanto riceve il
rumore? Fa differenza se la nave è ferma o si muove? Sarete daccordo
con me che non fa differenza. Certo direte, perché il suono si propaga
nell'aria che si muove con la nave [...]"
Ora dov'è la differenza tra il carrello e la stanza dentro la nave?
Forse che in questo caso l'aria si muove con la nave, mentre nel caso
del carrello non essendo l'aria avvolta in un ambiente chiuso ciò non
accade?
Grazie per la risposta passata e per quella futura. 
Roberto


 
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Inviato via 
http://arianna.libero.it/usenet/

 Grazie per la risposta passata e per quella futura.
ho dato una risposta parziale, al suono ci penso
un' altra volta.
bye
Corrado

 accade?
Esatto.


 accade?
Sì. E' esattamente questa.


 accade?
Certo che e' questa.
Anche nel caso della luce, da parte dei difensori dell'etere si tento'
di assumere un suo "trascinameto" da parte della Terra, ma poi si vide
che la velocita' restava la stessa anche se la sorgente era una
stella.
 
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Elio Fabri
Dip. di Fisica - Univ. di Pisa
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Quindi il suo stato di moto andava specificato nei due taccuini.
Ma questi stati di moto cosa vanno a dire? Che l'aria si muoveva e che
quindi la velocità del vento doveva essere tenuta in conto nel calcolo
della velocità del suono? E che quindi con questo parametro non ci
sarebbe stata differenza di velocità del suono nei due taccuini?GRazie

 sarebbe stata differenza di velocità del suono nei due taccuini?GRazie
Ovviamente no: ma che cosa dice il pr. del taccuino? Rileggiamolo:
"Se due fisici A e B fanno esperimenti in due diversi RI, non e'
possibile riconoscere A da B con la sola lettura dei loro taccuini."
Nel nostro caso il taccuino di A conterra' una frase di questo genere:
"ho misurato la velocita' del suono in aria ferma e ho trovato 340
m/s."
Il taccuino di B invece conterra':
"ho misurato la velocita' del suono in aria che si muoveva a 340 m/s,
e ho trovato 680 m/s."
Il principio dice solo che ciascuno dei due enunciati descrive un
esperimento e un risultato possibili in entrambi i rif.
Se B decidesse di rifare l'esperimento con aria ferma, che velocita'
troverebbe?
Se A sperimentasse con aria in moto, che velocita' troverebbe?
Il principio del taccuino sarebbe violato se B non potesse in clacun
modo riprodurre l'edperimento di A, o viceversa.
Per es. se fosse esistito l'etere, non sarebbe stato nelle possibilita'
degli sperimentatori di farlo muovere o star fermo a loro scelta nel
propro rif.


 propro rif.
[Temo di non aver capito bene.]
Non vedo sostanziali differenze tra il caso dell'aria e quello dell'etere
luminifero; a parte il fatto che (come ho già scritto in un precedente
post) l'etere luminifero si presupponeva riempire tutto lo spazio, mentre
l'atmosfera terrestre è localizzata in una zona spaziale estremamente 
limitata.
E poi, anche nel caso di effettiva esistenza dell'etere luminifero, gli
sperimentatori avrebbero potuto comunque decidere il *loro* stato di moto
rispetto a tale mezzo esattamente come nel caso dell'aria e calibrarlo in
modo che lo sperimentatore A riproducesse i risultati di B e viceversa.


 B e viceversa.
No, la differenza e' questa: che nel caso dell'aria tanto A quanto B
possono disorre a loro scelta della velocita' dell'aria, e quindi
disporre le cose in modo che i risultati coincidano.
Per questa ragione i due taccuini saranno indistinguibili: tu non
potrai mai sapere che dei due ha fatto un dato esperimento.
Nel caso dell'etere questo controllo sul moto dell'etere non ce
l'hanno, per cui non potranno produrre esperimenti con gli stessi
risultati.
Di conseguenza un fisico "terzo" potra' capire che taccuino ha in mano.



 


 per l'eventuale allievo il non saperne nulla.
No, scusa, qui non capisco proprio...
Ma la famosa pagina dei "MAssimi Sistemi", sul "grande navilio",
secondo te che cosa sta a significare?


 Di conseguenza un fisico "terzo" potra' capire che taccuino ha in mano.
Continuo a non vedere differenze apprezzabili (fatte salve le distinzioni
già espresse) nei due casi (aria ed etere).
Se in futuro ti capiterà di scrivere qualcosa di più dettagliato e
appofondito su questo argomento, magari su qualcuna delle risorse che curi
in rete, fammelo sapere, perché mi piacerebbe conoscere meglio il tuo
pensiero in proposito.
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

 tuo pensiero in proposito.
Non so, ma non vedo al momento che cos'altro potrei dire...


 in altra salsa il tema del dogmatismo. :-)
Uhm...
Debbo dire che la tua interpretazione non mi convince.
Troppo filosofica in senso kantiano...
Io ho un atteggiamento piu' empirista.
Il pr. dei taccuini funziona dove e quando funziona.
Se cio' accada, ed entro quali limiti, puo' dircelo solo l'esperienza.
Da 50 anni dovremmo essere vaccinati su questo: pensa alla storia dela
parita'.
Perche' non usare un pr. dei taccuini fra destra e sinistra?
E invece non si puo'!
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