Poveştile fizicii: Relativitatea restrânsă şi relativitatea generalizată
Poveştile fizicii: Relativitatea restrânsă şi relativitatea generalizată
Scris de Dorina Cocu pe 07 Februarie 2009 (Sâmbătă). Ultima actualizare pe 07 Februarie 2009 (Sâmbătă)
Motto: „Cred că fizicienii sunt un fel de Peter Pan ai rasei umane. Nu se maturizează şi îşi păstrează curiozitatea”, Isidor Isaac Rabi, laureat al premiului Nobel (1944) pentru Fizică. Articol scris de Dorina Cucu, profesoară de fizică la Colegiul Naţional „C. D. Loga” din Timişoara.
Poveştile fizicii: Relativitatea restrânsă şi relativitatea generalizată, de doamna profesoară Dorina Cucu, de la Coelgiul Naţional "C. D. Loga" din Timişoara.
Ideea nu e nouă, deci ... nu reinventez roata. Ideea e generoasă, e creatoare de noi şi noi ... poveşti. Pentru că despre asta e vorba: poveştile fizicii. Care nu au menirea să adoarmă binecunoscuţii domni Tompkins – adică elevii care stau în bancă şi ascultă (aşa trebuie!?) prelegerile dascălilor lor de fizică.
Poveştile ne apropie de lumea copiilor, dau aripi fanteziilor, generează întrebări, observaţii, dau naştere la alte poveşti şi, nu în ultimul rând, lasă o urmă, un semn. O urmă de înţelegere, un semn că tainele acestei lumi pot fi pătrunse. Fizica povestită este accesibilă, este dinamică şi poate atrage interesul elevilor în aprofundarea ei.
Când explici teoria relativităţii restrânse, aşa cum o face Brian Green în cartea sa „Universul elegant” şi aduci la masa tratativelor doi şefi ai unor state aflate în conflict (e poveste?!) ca să-i obligi să semneze simultan tratatul de pace, nu se poate să nu analizezi relativitatea simultaneităţii producerii a două evenimente. Tratatul este semnat într-un tren aflat în mişcare (reprezentanţii celor două popoare urmăresc ceremonia stând pe peronul gării pe lângă care trenul trece), iar pixurile celor doi şefi se pun în mişcare la aprinderea unui bec aflat în trenul ce urmează să intre în istorie. Iar dacă vrei să înţelegi contracţia lungimilor, nu ai decât să-l urmăreşti pe acelaşi Brian Green care te „duce” la o pistă de maşini de curse. Şi pui la cale o metodă de a determina lungimea maşinii aflată în mişcare cu viteze la care constructorii de maşini de formula unu de astăzi nici nu visează.
Nu poţi să nu fi captivat de „inventatoarea ceasului cu puls de lumină”, Alice, eroina cărţii lui Simon Singh „Big Bang. Originea universului”, care îl pune pe prietenul ei Bob să cronometreze durata necesară fascicolului de lumină emis de o sursă intermitentă aflată în tren, să se propage dus-întors între cele două oglinzi aflate în tren la h=1,8 m una de cealaltă. Trenul deplasându-se cu viteza v=240.000 km/s, parcurge distanţa d=2,4 m în timpul în care lumina parcurge 1,8 m, astfel că Bob cronometrează un timp delta t Bob = 2d/v=2x10-8 s (evident are şi el un ceas performant!), iar Alice cronometrează delta t Alice = 2h/c=1,2x10-8 s. Şi uite-aşa te lămureşti că timpul se dilată.
Iar dacă vreţi să pătrundeţi în tainele teoriei relativităţii generale, nu se poate să nu luaţi parte la ... salvarea omenirii în anul 2005 (atunci a prevăzut Brian Green că se va întâmpla ... povestea) şi să rezolvaţi o problemă de fizică. O bombă (Bombe, azi? Nici pomeneală! Erau prin ... 2005) aşezată pe un cântar este programată să explodeze automat în momentul în care greutatea bombei se modifică cu 50%. Totuşi, dacă bomba e pusă într-o rachetă care accelerează, creşterea greutăţii bombei datorată accelerării, poate fi contracarată de scăderea atracţiei gravitaţionale odată cu depărtarea rachetei faţă de Pământ. De aici până la concluzia că „putem imita efectul gravitaţiei printr-o mişcare accelerată corespunzătoare” nu mai este decât un pas. „Un pas mic pentru om, un pas mare pentru omenire.” Iată că o poveste ne poate explica şi principiul echivalenţei.
Poveştile ... o invitaţie pentru elevi şi profesori deopotrivă pentru a învăţa altfel fizica.
Motto de final: „Dacă vrei ca ai tăi copii să fie inteligenţi, citeşte-le poveşti. Dacă vrei ca ei să fie şi mai inteligenţi, citeşte-le mai multe poveşti”, Albert Einstein, laureat al premiului Nobel (1921) pentru Fizică.
Bibliografie:
1. Brian Green, Universul elegant. Editura Humanitas, Bucureşti, 2008
2. Simon Singh, Big bang. Originea universului. Editura Humanitas, Bucureşti, 2008
Articol scris pentru www.StiintaAzi.ro de Dorina Cocu, profesoară de fizică la Colegiul Naţional "C. D. Loga" din Timişoara. Articolul iniţial în format Word poate fi găsit aici.
