mesures de la vitesse de la lumiere

[seong]

Bonjour,

1/ Un cycliste qui lance une balle tout en roulant sur son velo : la vitesse du lancée de la balle s'ajoute à la vitesse du velo, donc la balle atteint une distance plus loin que si elle etait lancée depuis un referentiel fixe.
Si on fait la meme experience en allumant une lampe torche, la vitesse de la lumiere emise par la lampe torche ne s'ajoute pas à la vit du velo, la lumiere parcours la meme distance que si on l'a allumée depuis un referentiel fixe.

Je peux tout à fait comprendre cela : les photons de lumiere n'ayant pas de poids, sont donc insensible à l'energie cinetique du cycliste, donc leur vitesse reste constante.

En revanche j'ai du mal à concevoir l'experience suivante :

2/ Quel que soit le referentiel, fixe, en deplacement dans le meme sens ou dans le sens contraire, on mesure toujours la meme vitesse pour la lumiere.
On dit que le temps ralentit seulement à partir de 10% de la vit de la lumiere : si on se deplace à une telle vitesse, je pourrais comprendre que l'on puisse mesurer tjs une vitesse constante pour la lumiere, puisque le temps s'ecoule moins vite pour l'objet qui fait la mesure.
Mais sans atteindre cette vitesse, si on mesure la vitesse de la lumiere à bord d'un tgv allant dans le meme sens ou dans le sens contraire ou immobile, je ne vois pas pourquoi on peut tjs mesurer la vitesse constante de la lumiere ? Qui peut m'expliquer ?
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[Amanuensis]

Le plus simple pour obtenir des réponses à ces questions est de se plonger dans des bouquins de physique et apprendre la théorie de la relativité restreinte.

[Deedee81]

Salut,

L'erreur est ici :

On dit que le temps ralentit seulement à partir de 10% de la vit de la lumiere

C'est faux. Même à 0.00001 % il y a déjà un ralentissement. "On" t'a induit en erreur. La seule chose c'est que l'effet est extrêmement faible en dessous de 10%. Mais la mesure n'est pas impossible. Par exemple, un satellite GPS se déplace à 14000 km/h, soit bien moins que 10% de c (0.0014 % en fait). Et on doit déjà prendre en compte l'effet de ralentissement du temps (sinon les localisations GPS seraient fortement faussées).

Pour aller au-delà, dans la compréhension, je ne peux que réitérer le conseil de Amanuensis.

[astrocurieux]

Je pense amanuensis que notre ami ici présent espère autre chose comme réponse que qu'une invitation à aller voir ailleurs.

Mais heureusement deedee est là

[A voir en vidéo sur Futura]

[phys4]

Bonjour à vous,

En attendant que l'auteur s'initie à la relativité, je donne une limite de précision.

Sachant que les meilleurs prototypes d'horloge atteignent actuellement 10^-15, le décalage temporel serait mesurable à partir de
50 km/h seulement. La mesure n'a pas encore été tentée à ce niveau, cependant il y a plus de 40 ans qu'elle a été faite pour les avions.
Bonnes études.

[Amanuensis]

Je pense amanuensis que notre ami ici présent espère autre chose comme réponse que

L'éternel dilemme entre répondre pour faire plaisir et répondre la vérité crue. L'avantage d'un forum public est qu'on peut y faire les deux. Je me colle juste le versant qui donne au répondeur une mauvaise réputation et lui fait recevoir des commentaires désagréables de ceux que la vérité blesse et qui ressentent le besoin d'évacuer leur malaise en faisant des commentaires publics désagréables. Cela laisse aux modérateurs et autres le beau rôle...

[Deedee81]

Cela laisse aux modérateurs et autres le beau rôle...

Tu aurais pu au moins pointer son erreur. C'est la moindre des choses

[Amanuensis]

Tu aurais pu au moins pointer son erreur.

Quelle erreur ? 'Not even wrong', comme a dit quelqu'un.

À quoi cela sert d'intervenir sur un détail, alors que le texte en entier repose sur des conceptions inadaptées ?

Pire, cela peut faire croire que l'expression "le temps ralentit" aurait bien un sens, celui auquel l'auteur pense. Et j'ai d'énormes doutes que ce soit le sens adapté à la compréhension des théories de la relativité.

[seong]

Même à 0.00001 % il y a déjà un ralentissement. "On" t'a induit en erreur. La seule chose c'est que l'effet est extrêmement faible en dessous de 10%. Mais la mesure n'est pas impossible. Par exemple, un satellite GPS se déplace à 14000 km/h, soit bien moins que 10% de c (0.0014 % en fait). Et on doit déjà prendre en compte l'effet de ralentissement du temps (sinon les localisations GPS seraient fortement faussées).

Je m'attendais à cela ... mais penses-tu que le ralentissement du temps à bord d'un tgv par exemple, suffirait à faire mesurer une celerité constante par rapport à la mesure effectué par un homme qui ne se deplace pas ?

[seong]

Je pense amanuensis que notre ami ici présent espère autre chose comme réponse que qu'une invitation à aller voir ailleurs.

+1
quand une question precise a été posée, c stupide de repondre betement qu'il faut aller etudier des livres de physique ...

[Amanuensis]

+1
quand une question precise a été posée, c stupide de repondre betement qu'il faut aller etudier des livres de physique ...

Encore quelqu'un à qui la dure vérité ne plaît pas, et qui préfère la voir comme une stupidité ou une bêtise...

Votre problème.

le ralentissement du temps à bord d'un tgv par exemple, suffirait à faire mesurer une celerité constante par rapport à la mesure effectué par un homme qui ne se deplace pas ?

Oui. Etudiez la RR et cela vous deviendra une évidence.

[Deedee81]

Quelle erreur ? 'Not even wrong', comme a dit quelqu'un.

Alors lui dire pourquoi ce n'est même pas faux. Avant de le renvoyer à une étude plus complète. C'est aussi une question de comportement convivial. Surtout avec des jeunes.

Ah oui, ce que tu dis là n'est quand même pas inutile, je n'avais pas fait attention, il y a aussi une grosse bourde au début ! Distrait !

Seong, tu dis au début : les vitesses s'ajoutent. Non. En relativité les vitesses ne s'ajoutent pas. La composition n'est pas aussi simple. Pour les vitesses faibles c'est presque une addition (mais pas tout à fait) et pour des vitesses grandes (par rapport à la lumière) ce n'est plus du tout une addition. Ce n'est donc pas le manque d'inertie du photon qui est la solution.

Pire, cela peut faire croire que l'expression "le temps ralentit" aurait bien un sens, celui auquel l'auteur pense. Et j'ai d'énormes doutes que ce soit le sens adapté à la compréhension des théories de la relativité.

Même si tu as probablement raison, ne fait pas de procès d'intention s'il te plait.

[papy-alain]

De très nombreux lecteurs de ce forum (peut être même la majorité) sont des gens qui, comme moi, ont suivi une formation et une carrière commerciale, sans aucune notion à caractère scientifique, ou même de jeunes enfants qui cherchent une réponse à leurs questionnements sur l'Univers. Et quand on leur répond ceci :

Oui. Etudiez la RR et cela vous deviendra une évidence.

ils doivent se dire qu'ils se sont trompés de site, que ce n'est pas ici qu'on leur donnera les explications qu'ils attendent et iront sans doute voir ailleurs, n'importe où, et tomberont inévitablement sur de la très mauvaise vulgarisation qui va les induire en erreur. Résultat final lamentable.

[Anakinele]

Bon, j'ai beaucoup hésité à prendre part à cette discussion mais je vais risquer une réaction...

Je ne ferai pas de remarque sur la façon dont il faut répondre aux questions sur un forum, ce serait alimenter un débat sans fin. Par contre, puisqu'on est sur un forum de sciences, la question de la vulgarisation est très intéressante. Jusqu'à quel point peut-on vulgariser ? Tout le problème -- il me semble -- est que les gens qui ne s'y connaissent pas trop, voire pas du tout (et comme n'importe qui, j'en fais partie pour bon nombre de domaines parce qu'on ne peut pas tout savoir) ces gens, donc, posent souvent des questions naïves, incomplètes, voire dénuées de sens. Ce n'est absolument pas un problème, ça fait partie de l'apprentissage et on passe tous par là mais, ce qui est plus gênant, c'est quand une réponse claire, précise, scientifique est exigée suite à de telles questions (ce qui est en théorie le cas quand on poste sur ce forum). Pour des raisons évidentes, un forum est très adapté à des questions/réponses plutôt courtes et ciblées, pas tellement à des réflexions de fond très générales ou à des cours improvisés. En outre, pour en revenir à la vulgarisation, puisqu'il s'agit essentiellement de ça ici, c'est un exercice très délicat et mon opinion (très personnelle) est que rares seront les forumeurs à pouvoir rivaliser (pour tout un tas de raisons, pas seulement intellectuelles) avec de la bonne littérature de vulgarisation (ou non d'ailleurs) scientifique.

Merci de votre attention et je précise que je ne vise personne en particulier, je n'aurais pas perdu du temps à écrire ce message pour m'en prendre à un ou plusieurs inconnu(s).

@ seong :
1) Je ne suis pas sûr d'avoir compris en détails la question et je n'ai donc pas la réponse mais...
2) ...si la volonté d'en savoir plus est là, je recommande (entre autres, bien sûr) le cours de physique de Feynman (si la partie « relativité » que je n'ai pas encore lue est aussi bien et pédagogique que le reste) et le Traité de physique à l'usage des profanes de Bernard Diu.

Cordialement,

Anakinele

[seong]

le ralentissement du temps à bord d'un tgv par exemple, suffirait à faire mesurer une celerité constante par rapport à la mesure effectué par un homme qui ne se deplace pas ?
Oui

dans ce cas comment expliquer :
- qu'un ralentissement du temps aussi immesurable pour quelques instant passé à bord d'un tgv pour mesurer la celerite (jamais des societes de chemin de fer et des passagers ont dû s'apercevoir qu'il faut synchroniser leurs horloges en tenant compte du ralentissement du temps depuis leur existance .... il a fallu des satellites gps tournant à des vitesses immensement superieur et pendant plus longtemps pour s'en apercevoir) suffit pourtant à mesurer la constance de la celerité à la precision d'1 km/h près ?
- qu'en allant dans le sens contraire du deplacement de la lumiere, on mesure tjs la meme vitesse de la lumiere ? Le temps ralentit-il differemment quand on se deplace dans le meme sens ou dans le sens opposé à la lumiere ?

[daniel100]

Bonjour seong,

ICI une vidéo sympa qui devrait répondre à ta question.

[papy-alain]

dans ce cas comment expliquer :
- qu'un ralentissement du temps aussi immesurable pour quelques instant passé à bord d'un tgv pour mesurer la celerite (jamais des societes de chemin de fer et des passagers ont dû s'apercevoir qu'il faut synchroniser leurs horloges en tenant compte du ralentissement du temps depuis leur existance .... il a fallu des satellites gps tournant à des vitesses immensement superieur et pendant plus longtemps pour s'en apercevoir) suffit pourtant à mesurer la constance de la celerité à la precision d'1 km/h près ?
- qu'en allant dans le sens contraire du deplacement de la lumiere, on mesure tjs la meme vitesse de la lumiere ? Le temps ralentit-il differemment quand on se deplace dans le meme sens ou dans le sens opposé à la lumiere ?

Il y a, en relativité restreinte, des conceptions à acquérir préalablement à toute autre explication. Quand tu dis que tu te déplaces, c'est par rapport à quoi ? Tu peux te déplacer à vitesse constante par rapport à un observateur extérieur tout en étant immobile par rapport à toi-même. Quand tu es dans un train, tu te déplaces par rapport aux voies, mais pas par rapport au wagon dans lequel tu te trouves. Pour la lumière c'est pareil : tu es toujours immobile par rapport aux photons, et quelle que soit ta direction par rapport à la source d'émission de la lumière, tu mesureras toujours son déplacement à la vitesse c.
Cela induit une notion basique : dans tout référentiel inertiel, le temps est un invariant. Il ne peut varier que pour un observateur extérieur qui observe ton déplacement.

[seong]

J'ai dejà vu ce tres bon documentaire qui m'a permis de comprendre à peu pres que si la celerite est constante quel que soit le referentiel en deplacement ou non, c'est que le temps et l'espace ne le sont pas ... Le temps et l'espace se modifient d'autant plus si nous nous deplacons à vitesse plus elevé ou à proximité d'une masse tres elevée, de telle maniere que la celerité mesuré reste toujours de 300000km/s plus vite que l'objet faisant la mesure, quelle que soit sa vitesse de deplacement.

Mais ça ne parle pas de ce point particulier : si 2 objets identiques faisant la mesure de la celerite se deplacent à la meme vitesse (donc le temps ralentit de la meme ordre de grandeur pour les 2 objets ?) mais dans le meme sens et dans le sens opposé à la lumiere ? La celerité mesurée par ces 2 objets reste toujours identique ? si oui est ce que ça veut dire que le temps ralentit encore plus pour l'objet qui se deplace dans le sens opposé à la lumiere que pour l'objet qui se deplace dans le meme sens que la lumiere ?

[seong]

Pour la lumière c'est pareil : tu es toujours immobile par rapport aux photons, et quelle que soit ta direction par rapport à la source d'émission de la lumière, tu mesureras toujours son déplacement à la vitesse c.

ah bon ? on est toujours immobile par rapport au photons de lumiere, quel que soit notre deplacement ? je ne savais pas ... es-tu sûr ?

[Gloubiscrapule]

Mais ça ne parle pas de ce point particulier : si 2 objets identiques faisant la mesure de la celerite se deplacent à la meme vitesse (donc le temps ralentit de la meme ordre de grandeur pour les 2 objets ?) mais dans le meme sens et dans le sens opposé à la lumiere ? La celerité mesurée par ces 2 objets reste toujours identique ? si oui est ce que ça veut dire que le temps ralentit encore plus pour l'objet qui se deplace dans le sens opposé à la lumiere que pour l'objet qui se deplace dans le meme sens que la lumiere ?

Même vitesse par rapport à quoi? Si tu le précises pas ça na pas de sens de parler de vitesses...

[papy-alain]

ah bon ? on est toujours immobile par rapport au photons de lumiere, quel que soit notre deplacement ? je ne savais pas ... es-tu sûr ?

Je veux dire par là que quel que soit ton déplacement par rapport à n'importe quoi, la lumière te parviendra toujours à la même vitesse, peu importe que tu te diriges vers la source de cette lumière, ou dans n'importe quelle autre direction.

[daniel100]

Le temps ne ralentit pour personne, quelle que soit la vitesse de déplacement. Tu peux te déplacer à 99.999% de c, par rapport à la terre, et bien tu mettras toujours 3 minutes pour te faire un œuf à la coque, et pareil pour les terriers.

Par contre, imagines qu’un terrien te regarde dans ton vaisseau filant à 99.999% de c avec des grosses jumelles. Et bien, le terrien te verra te déplacer très lentement dans ton vaisseau. Et inversement, si toi tu regardes les terriens, tu les verras se déplacer très vite.

Et si tu vas très très vite, tu peux même traverser la galaxie en une fraction de seconde pour toi, mais en 100.000 ans pour un observateur terrien.

Tiens, j’ai une question, que j’espère complémentaire à la question initiale, est-ce que le terrien verra le vaisseau « contracté » (exercice de pensée).

[invité6735487]

Bon, y'a des erreurs classiques (pas au sens du terme ! ) : Le truc c'est que tant ou temps que tu ne voyages pas pour le retour, tu ne peux pas savoir !!!!

[Amanuensis]

Par contre, imagines qu’un terrien te regarde dans ton vaisseau filant à 99.999% de c avec des grosses jumelles. Et bien, le terrien te verra te déplacer très lentement dans ton vaisseau. Et inversement, si toi tu regardes les terriens, tu les verras se déplacer très vite.

Non, c'est faux. L'observateur "mobile" verra aussi les terriens se déplacer très lentement.

Lorsque deux observateurs sont à vitesse relative constante, leur vision de l'autre est parfaitement symétrique. Soit chacun voit l'autre "se déplacer très lentement", ou chacun voit l'autre "se déplacer très vite".

[Mailou75]

Par contre, imagines qu’un terrien te regarde dans ton vaisseau filant à 99.999% de c avec des grosses jumelles. Et bien, le terrien te verra te déplacer très lentement dans ton vaisseau. Et inversement, si toi tu regardes les terriens, tu les verras se déplacer très vite.

Non, pas inversement... si tu regardes les terriens depuis le vaisseaux tu les verras aussi se déplacer lentement.
Le temps passe comme t/z+1 (ou z+1 est le Doppler) dans les deux cas !
Si tu t'éloignes avec ton vaisseau z+1>1 (redshift) chacun voit l'autre ralenti =t/z+1 <t
Si tu t'approches z+1<1 (blueshift) chacun voit l'autre accéléré =t/z+1 >t
Pas compliqué

Edit: croisement avec Amanuensis, ça me rassure on dit la même chose

[invité6735487]

Juste une question : si telle est C la vitesse de l'information, alors un voyageur mobile sera en décalage horaire ... non ?

[seong]

Je veux dire par là que quel que soit ton déplacement par rapport à n'importe quoi, la lumière te parviendra toujours à la même vitesse, peu importe que tu te diriges vers la source de cette lumière, ou dans n'importe quelle autre direction.

Je parle de la vitesse relative par rapport à celui qui fait la mesure.

Je recapitule :

- la vitesse relative d'un objet depend du referentiel choisi. Si on est au bord d'un train A et que l'on mesure la vitesse du train B par rapport au train A, la vitesse relative mesurée s'additionne si les 2 train vont dans 2 sens opposés, et se soustrait s'ils vont dans le meme sens. (d'autre me dira que ce n'est pas vraiment de simple addition ou soustraction, mais on y est quand meme proche)
On est d'accord ?

- maintenant si on mesure la vitesse relative de la lumiere par rapport à un train en deplacement dans le meme sens de la lumiere puis dans le sens opposé de la lumiere, que trouverait-on ? Obtiendrions-nous toujours 300000km/s ?

[Amanuensis]

On va le présenter autrement :

Une mesure de vitesse par un observateur met en jeu un étalon de longueur et un étalon de durée.

Ce que disent les théories de la relativité est qu'un observateur accompagné par ces deux étalons mesurera le module de la vitesse de la lumière passant près de lui toujours à c (disons 300000 km/s, pas le bon nombre, mais pas grave).

Deux observateurs en coïncidence, l'un dans le train et l'autre sur le quai, faisant la mesure en coïncidence sur le même rayon lumineux, chacun utilisant les étalons qui l'accompagnent, obtiennent le même résultat, 300000 km/s. Et ce indépendamment de la vitesse du train (réaliste, c'est à dire strictement inférieure à c).

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Les cours sur la relativité restreinte vous donneront les formules cohérentes avec ces résultats d'observation.

[Nicophil]

Bonsoir,

- maintenant si on mesure la vitesse relative de la lumiere par rapport à un train en deplacement dans le meme sens de la lumiere puis dans le sens opposé de la lumiere, que trouverait-on ? Obtiendrions-nous toujours 300.000 km/s ?

Oui, quelle que soit la vitesse du train. C'est ça qui est bizarre, mais c'est comme ça.

[azizovsky]

Je parle de la vitesse relative par rapport à celui qui fait la mesure.

Je recapitule :

- la vitesse relative d'un objet depend du referentiel choisi. Si on est au bord d'un train A et que l'on mesure la vitesse du train B par rapport au train A, la vitesse relative mesurée s'additionne si les 2 train vont dans 2 sens opposés, et se soustrait s'ils vont dans le meme sens. (d'autre me dira que ce n'est pas vraiment de simple addition ou soustraction, mais on y est quand meme proche)
On est d'accord ?

- maintenant si on mesure la vitesse relative de la lumiere par rapport à un train en deplacement dans le meme sens de la lumiere puis dans le sens opposé de la lumiere, que trouverait-on ? Obtiendrions-nous toujours 300000km/s ?

Bonjour , je peux te donner la bonne réponse mais il sera hors charte ..., la RR sera de 2émé ordre ...(néolorentzién).