Vitesse de la lumière

[invite2fd3aae1]

Bonjour, j'ai une petite question. Je précise que je suis en L1 de mathématiques. Aujourd'hui je me suis demandé ce qui faisait avancer le temps et je suis tombé sur l'article "Temps (physique)" de Wikipédia. Dans cet article, je suis resté bloqué sur cette phrase :

"...la seconde stipule notamment que la vitesse de la lumière est constante, indépendamment du mouvement de la source qui l'émet (donc, fondamentalement, non relative)."

Aidez moi à comprendre ça .

Je suis sur une lampe allant à la vitesse de la lumière. Je regarde les photons émis dans la direction et le sens du mouvement de la lampe. Ces derniers devraient avoir une vitesse nulle par rapport à la lampe car rien ne peut dépasser la vitesse de la lumière. Je devrais donc les voir immobiles. Mais le principe cité plus haut dit que la lumière a une vitesse constante quelque soit le point où on la regarde. Cela veut dire que je devrais voir partir les photons émis dans l'axe du mouvement à la vitesse de la lumière. Ce qui voudrait encore dire qu’ils auraient une vitesse supérieure à la mienne or je suis déjà à la vitesse de la lumière qui ne peut être dépassée…
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[invitef542ef61]

Bonjour,
Imagine qu'un observateur resté sur Terre puisse observer ta lampe (bien quelle se déplace à une vitesse proche de la lumiere).
Il verrait alors son fonctionnement fortement ralenti, ce qui explique que de son point de vue, il observerait les photons "s'echapper" de la lampe à c malgres la vitesse de celle-ci.
Du point de vue de la lampe, les photons s'echappent également à c.

En fait les photons se deplacent toujours à c quel que soit l'observateur, et c'est la valeur t de la formule de la vitesse qui est modifiée (suivant la vitesse et la profondeur du puit gravitationnel) pour chaque observateur.
D'ou le principe de relativité interdisant toute notion de temps (et d'espace) absolu.

[Amanuensis]

Bonjour,

"...la seconde stipule notamment que la vitesse de la lumière est constante, indépendamment du mouvement de la source qui l'émet (donc, fondamentalement, non relative)."

Cela correspond à la théorie de l'espace-temps dite de la relativité restreinte.

Je suis sur une lampe allant à la vitesse de la lumière. Je regarde les photons émis dans la direction et le sens du mouvement de la lampe. Ces derniers devraient avoir une vitesse nulle par rapport à la lampe car rien ne peut dépasser la vitesse de la lumière. Je devrais donc les voir immobiles. Mais le principe cité plus haut dit que la lumière a une vitesse constante quelque soit le point où on la regarde. Cela veut dire que je devrais voir partir les photons émis dans l'axe du mouvement à la vitesse de la lumière. Ce qui voudrait encore dire qu’ils auraient une vitesse supérieure à la mienne or je suis déjà à la vitesse de la lumière qui ne peut être dépassée…

Votre raisonnement dit "Si je prends comme cadre la relativité restreinte et si je suppose être un observateur normal sur une lampe allant à la vitesse de la lumière, alors j'obtiens une contradiction". Ce qui implique que soit la relativité restreinte est incorrecte, soit l'hypothèse d'un observateur normal allant à la vitesse de la lumière est incorrecte.

C'est bien le cas : si on se met dans le cadre de la relativité restreinte, on ne peut pas accepter l'hypothèse d'un observateur normal allant à la vitesse de la lumière. C'est une situation "non physique".

Ou, plus proprement, la vitesse relative d'un observateur normal par rapport à un autre observateur normal est toujours strictement inférieure à la vitesse limite "c" en relativité restreinte.

[invite51d17075]

oui, au départ, une "lampe" ne peut pas aller à la vitesse c.
donc l'exercice de pensée est faussé au départ.
( aparté : "c" est la vitesse de la lumière dans le vide )

[A voir en vidéo sur Futura]

[Mailou75]

Salut et bienvenue sur Futura,

Aidez moi à comprendre ça

Il t'a été répondu que l'observateur ne peut aller exactement à c... mais il peut très bien aller à 0,99c.

Je vais prendre une analogie pour tenter de t'expliquer:
Suppose que tu es dans un train qui va à v et que tu envoies une balle vers l'avant du train à v (la même pour faire simple)
Un observateur qui verrait cette scène depuis le quai de gare jugerait que tu vas à v et que la balle va à 2v (train+lancer)

Et bien ceci devient faux en RR ! On n'additionne plus les vitesses "simplement" : la règle dit V=(v + v')/(1+v.v'/c²)
Un exemple 0,5c+0,5c ne vaut pas c mais V=1/(1+0,25)=0,8c

Ce qui veut dire dans l'exemple où le train irait à 0,99c et la balle (photon) à c, V=1,99/(1+0,99)=0,99c
On additionne pas sa vitesse à celle de la lumière !!

En fait pour tout le monde les photons doivent toujours aller à c
Donc pour toi dans le train tu vois bien les photons aller à c et l'observateur sur le quai aussi...
Comment est-ce possible ?

C'est là que le génie d'Eintein intervient : il nous dit que pour le voyageur dans le train, le temps n'est plus le même !!
Si tu appelles t le temps écoulé sur le quai (ex: t=1 seconde) alors le temps écoulé dans le train ne vaudra pas 1 seconde,
mais =t/ où gamma est le facteur de Lorentz =1/
soit pour notre exemple de 0,99c, =1/~7,08 et donc =1/7,08=0,14s

Donc quand l'observateur sur le quai compte 1s, le voyageur dans le train compte 0,14s
Et alors, tu vas me dire ?

Et bien ce n'est pas le seul effet de la vitesse, il y a un effet secondaire...
Le train va être contracté dans le sens de son mouvement, du même facteur
Si ton wagon mesure D=10m, l'observateur statique le verra passer devant lui compressé d=D/=10/7,08=1,4m

Du coup tout rentre dans l'ordre :
On va supposer que la balle va à 10m/s c'est à dire qu'elle traverse le wagon en 1 seconde, pour le voyageur
Et bien l'observateur, lui, la verra parcourir 1,4m en 0,14s soit 10m/s !!
Donc personne ne voit les mêmes longueurs (ni le même temps) mais tout le monde reste d'accord sur la vitesse !

Maintenant si ta balle est un photon, c'est pareil...
Pour toi la lumière va traverser le wagon en 10/300.000.000=3,33.10^-8s (c=10m/3,33.10^-8s=300.000.000m/s)
Et pour l'observateur elle le traversera en 1,4/300.000.000=4,7.10^-9s (c=1,4m/4,7.10^-9s=300.000.000m/s)
Pour vérifier tu trouves bien =4,7.10^-9s=3,33.10^-8s/=t/ !

Voilà j'espère que ça pourra t'aider
A+

[Mailou75]

Pour vérifier tu trouves bien =4,7.10^-9s=3,33.10^-8s/=t/ !

Oups... t=4,7.10^-9s=3,33.10^-8s/=/ soit t=/
(c'est l'inverse car on parle ici des mesures !)

[azizovsky]

Salut , une petite analyse par 'récurrence' , si le lumiére aura une vitesse nulle en avant de la lampe ==> il n'y a pas d'émission de photons ==> arrêt des mécanismes d'absorption et d'émission !!! sauf dans un synchrotrone à des vitesses proche de C l'émission des phtons n'est pas symétique (sous une angle)....

[Mailou75]

Pour comprendre la contraction des longueurs voir http://forums.futura-sciences.com/as...ml#post4065238
Le dessin illustre comment un objet en mouvement peut tenir dans une boite plus petite que lui :
des évènements synchronisés dans un repère ne le sont plus dans l'autre

NB : C'est la fusée de Hergé mais ça reste de la RR !

[Mailou75]

Ce qui veut dire dans l'exemple où le train irait à 0,99c et la balle (photon) à c, V=1,99/(1+0,99)=0,99c
On additionne pas sa vitesse à celle de la lumière !!

V=1,99/(1+0,99)=c
(valable qq soit la vitesse qu'on cherche à "additionner" à c)