Bonjour,
Cette discussion fait suite à une autre qui a été tellement trollée que je préfère en rouvrir une nouvelle.
Cardre et concepts
La discussion se déroulera dans le cadre du paradoxe des jumeaux. Les trois personnage seront :
.Le spationaute à bord d'une station spatiale.
.L'astronaute à bord d'un vaisseau.
.Le cosmonaute à bord d'un chasseur.
. formulaire
Le temps effectif, le temps propre, est la durée affiché par la montre du personnage. Le temps effectif sera symbolisé par la lettre
Nous aurons besoins de la vitesse effective auquel correspond le facteur de Lorentz
;
Je m'entraîne à utiliser des coordonnées réduites (c =1). Nous aurons besoins et de la vitesse effective u donnée par la loi de composition des vitesse correspondant, pour visualiser, à la vitesse d'éloignement du chasseur par rapport à la station quand il s'éloigne à v du vaisseau qui lui même s'éloigne à v de la station.
.
La vitesse apparente est donnée par le doppler classique et correspond à la vitesse observée par un observateur lorsqu'un personnage s'approche ou s'éloigne de lui à une certaine vitesse effective compte tenu du temps mis par la lumière pour aller du personnage à l'observateur.
Vitesse apparente d'éloignement :
Vitesse apparente d'approche, on n'aura pas besoin de celle donné pour la vitesse u
Le temps apparent est donné par le doppler relativiste et correspond à la durée lue par un observateur de l'horloge (montre) d'un autre engin en MRU à une vitesse quelconque par rapport à lui.
Le coofficient doppler pour une vitesse d'éloignement :
Le coefficient doppler pour une vitesse d'approche
Juste pour l'exemple, soit Te le temps effectif de l'observateur et Ta le temps apparent d'un mobile.
Si on a Ta = Dv . Te , il faut lire le temps s'écoula apparemment trois fois moins vite à bord du mobile s'éloignant de l'observateur à v que pour l'observateur.
Ta = D-v . Te , le temps s'écoula apparemment trois fois plus vite à bord du mobile se rapprochant de l'observateur à v que pour l'observateur
Pour les personnages le temps apparent sera décrit respectivement par t, t', t''.
L'expérience est la suivante: à , le vaisseau avec dans sa baie d'appontage le chasseur s'éloigne de la station à v. Le spationaute, l'astronaute et le cosmonaute avaient préalablement convenu qu'à la durée effective , le cosmonaute
décollerait du vaisseau et regagnerait la station à v.
Décollage
Point de vue du cosmonaute (Chasseur)
Il s'éloigne de la station pendant 18ans à v. Pour lui le temps s'écoule trois fois moins vite à bord de la station qu'à bord du chasseur.
Il ne s'écoule apparmment donc que six ans à bord de la station. À chasseur s'élance du vaisseau et revient vers la station à v. il faudra au cosmonaute 18 ans car la distance à franchir est la même qu'à l'aller qu'au retour, et que la vitesse d'éloignement est la même que la vitesse d'approche.
par contre, pendant le trajet du retour, le temps s'écoule trois fois plus vite à bord de la station qu'à bord du chasseur.
Quand le chasseur apponte la station, le cosmonaute est âgé de 36 ans et apparemment, le spationaute est âgé de 60 ans.
Pour le spationaute stationnaire dans la station, s'il s'écoule 18ans dans le référentiel du cosmonaute, il s'écoule 30ans dans le référentiel de la station
il s'agit d'un temps coordonné
En 30 ans, le cosmonaute aura parcouru à v = 0,8c 24AL. Il se passera donc autant de temps pour que le cosmonaute parcourt 24 AL à 0,8c. Le temps effectif écoulé à bord de la station sera de 60 ans quand le cosmonaute rejoindra le spationaute.
Pour connaître la durée effective du trajet aller du cosmonaute du point de vue du spationaute,
il faut diviser la distance de 24AL par la vitesse apparente V+.
. Il se sera écoulé 54 ans à bord de la station quand le spationaute verra le chasseur décoller du vaisseau et revenir vers lui.
Comme sur le trajet aller le temps s'écoule 3 fois moins vite à bord du chasseur qu'à bord de la station,
Pour le trajet retour, la durée effective du retour du cosmonaute auprès du spationaute, du point de vue de ce dernier s'obtient en divisant la distance à parcourir par la vitesse apparente V-. La date effective du retour est pour le spationaute :
L'âge apparent du cosmonaute lors de son arrivée à la station est donné par la relation :
Les résultats sont cohérents car au moment où le spationaute et le cosmonaute se retrouvent, la durée apparente du voyage observée par l'un doit correpondre à la durée effective du voyage de l'autre.
Point de vue de l'astronaute
Pendant la première partie du voyage, le cosmonaute se trouve à ses cotés. son point de vue est équivalent à celui du cosmonaute
Mais pendant la seconde partie du voyage, le cosmonaute va s'éloigner du vaisseau à la vitesse u , l'astronaute s'éloignant de la station à v. La rencontre du cosmonaute avec le spationaute aura lieu à une date coordonnée telle que :
Il est évident par ailleurs que du point de vue de l'astronaute implique que le cosmonaute rencontre le spationaute à la date apparente.
Vérification :
En 100 ans, le vaisseau s'est éloigné de la station à 0,8c de 80 AL; 80 + 100 = 180.
la distance parcourue par le vaisseau au moment ou le cosmomnaute s'arrime à la station est du point de vue du spationaute de :
Du point de vue du spationaute toujours, l'astronaute ne constatera l'arrivée du cosmonaute à la station qu'à une date t3 donnée par
( coordonnées réduites)
et
Pour résumer donc.
La durée effective du voyage est :
Vaisseau
Spationaute
Cosmonaute
Pour moi la durée effective de l'astronaute est de 180 ans.
Dans une discussion précédente, nous avons montré que dans le cas de figure où à
le cosmonaute reste auprès du spationnaute pendant 18ans durant lesquels le vaisseau s'éloigne de la station à v et qu'ensuite, le cosmonaute s'éloingne de la station à u et se rapproche à v u vaisseau,
Station
astronaute
Cosmonaute
La résolution du paradoxe des jumeaux par la RR est possible et démontre l'inexistence de référentiel privilégié.
A en croire le second exemple, l'écoulement du temps semble être plus rapide pour le cosmonaute que pour l'astronaute durant la première partie de l'expérience, moins rapide pendant la seconde période, et globalement moins rapide pendant la totalité de l'expérience. Je voudrais éclaircir ce point.
Cordialement,
Zefram
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