L'introduction de la vitesse de la lumière dans les équations de physique
Bonjour,
je souhaite avoir une idée historique sur la façon dont la vitesse de la lumière a était introduite dans les équations de la physique, et épistémologiquement parlant pourquoi C et pas une autre vitesse ? est ce parce-que c'était la vitesse limite? or de façon purement théorique et avant qu'on sache que c'était la vitesse limite comment a t on introduit c pour la 1ère fois dans le calculs??
amicalement
"Never say what you know but always know what you say"
Bonjour,
Je ne suis pas spécialiste du tout et je ne suis pas certain d'avoir compris la question. Mais bon, j'espère que ces indications peuvent t'aider:
- On a mesuré la vitesse de la lumière bien avant de la considérer comme une constante ou une limite. Cette petit page (merci Google) en atteste : http://clubastronomie.free.fr/lois/romer.htm
- La vitesse de la lumière intervient simplement au départ en tant que vitesse de l'onde électromagnétique. A cette époque, elle n'est ni constante, ni infranchissable.
la question que je me pose c'est pourquoi C et pas une autre vitesse celle du son par exemple, et comment a t elle était introduite, on m'a dit que c'est à partir de Maxwell mais j'aimerai avoir une idée sur l'évolution historique de ce concept
amicalement
"Never say what you know but always know what you say"
Brian Greene ("l'univers élégant") raconte que le jeune Einstein se posait la question de savoir ce qui se passerait pour un observateur courant parallèlement à un rayon lumineux, à la même vitesse. Il aurait alors constaté que la réponse suggérée par les équations de Maxwell n'était pas identique à celle que suggère le principe de relativité de Galilée.
Infranchissable, non. Mais constante, oui.Envoyé par hlbnet
Maxwell en 1963 montre l'existence théorique d'ondes se propageant à une vitesse dont l'inverse du carré est, deux constantes déterminées expérimentalement par des expériences en laboratoire, respectivement sur l'électricité et sur le magnétisme.
La vitesse trouvée par Maxwell était très proche de celle de la lumière, ce qui amena la conjecture que la lumière était des ondes électromagnétiques.
L'idée que la vitesse était constante par rapport à un médium particulier n'avait rien d'extraordinaire, et amena l'hypothèse de l'éther. Ce type de constance est très différent de la notion de vitesse limite invariante de la relativité restreinte. Dans le premier cas, c'est une vitesse relative à un médium qui est constante (comme le cas du son, pour un milieu de caractéristiques physiques données, isotropes et homogènes), ou plus exactement dont le module est constant ; dans le second, la vitesse (son module) est invariante par changement entre référentiels se déplaçant uniformément l'un par rapport à l'autre.
C'est l'expérience de Michelson-Morley qui montra non pas la constance de c, mais son invariance par changement de référentiel, quelque chose de bien plus surprenant.
Dernière modification par invité576543 ; 14/06/2010 à 16h59.
Re : L'introduction de la vitesse de la lumière dans les équations de physique
Merci bien Michel c'est sur ce point bien particulier dont j'avais besoin de plus de précisions,
cela m'amène à une autre question est ce que c'est l'invariance de la vitesse de la lumière ou bien son caractère infranchissable qui fait qu'elle figure dans les équations de la gravité et aussi dans la fameuse équation E=mc2 pourquoi exactement mc2 pourquoi pas 4mc2? ou bien est ce un sens purement conventionnel pour E?
Cordialement
"Never say what you know but always know what you say"
vous devriez poser cette question dans la partie physique du forum, vous obtiendrez, je pense, plus d'avis.
Une réponse http://fr.wikiversity.org/wiki/Relat...ue_relativistecela m'amène à une autre question est ce que c'est l'invariance de la vitesse de la lumière ou bien son caractère infranchissable qui fait qu'elle figure dans les équations de la gravité et aussi dans la fameuse équation E=mc2 pourquoi exactement mc2 pourquoi pas 4mc2? ou bien est ce un sens purement conventionnel pour E?
Patrick
Je ne crois pas que ce soit si surprenant si les objets matérialisant le référentiel sont eux même des ondes se propageant dans le milieu en question.
“if something happened it’s probably possible.” Peter Coney
Merci, mais je voulais une approche historique un ami dans ce forum"phys2" m'as dit que les aspects historiques des découverte sscientifiques sont traités dans cette section même
http://forums.futura-sciences.com/bo...-sciences.html
cordialement
"Never say what you know but always know what you say"
Merci Patrick
une autre question d'où vient la notion de masse relativiste c'est le c2 qui m'intrigueje le trouve partout, comment a - t- on aboutit à ce c2..?
"Never say what you know but always know what you say"
En fait la notion de masse relativiste n'est plus utilisé. Il vaut mieux l'oublier.Merci Patrick
une autre question d'où vient la notion de masse relativiste c'est le c2 qui m'intrigue
Le c2 vient la transformation de Lorentz me semble t-il
Patrick
Tu pars de la mesure de la distance dans l'espace temps.Merci Patrick
une autre question d'où vient la notion de masse relativiste c'est le c2 qui m'intrigue
ds2 = c2dt2 - dr2
ou cdt représente la distance temporelle et dr la distance spatiale (r un vecteur à 3 composantes spatiales : x, y, z).
A partir de là tu as un quadrivecteur vitesse, qui se dérive par rapport au temps propre de l'objet tau
v = ds/dtau (et dont la norme est constante : c).
et un quadrivecteur impulsion p
p = mv = m ds/dtau
Ce qu'il y a de particulier avec ce quadrivecteur, c'est qu'il contient AUSSI l'énergie cinétique, qui s'identifie avec sa partie temporelle. Y'a pas vraiment de démonstration à cela, disons que tout est cohérent si on procède de sorte que la partie temporelle de p soit E/c.
Au repos, par définition dr/dtau = 0 (l'objet ne bouge pas dans son référentiel).
Il ne reste que la partie temporelle
p = m c dt/dtau
comme au repos t = tau, dt/dtau = 1
p = E/c = mc
E = mc2
a+
Parcours Etranges
Si. Mais cela va faire un hors-sujet...
En bref : l'énergie est la conjuguée des translations temporelles, la quantité de mouvement la conjuguée des translations spatiales. Le quadri-vecteur en question étant la conjuguée des translations spatio-temporelles, il est normal que sa composante temporelle dans un référentiel donné soit l'énergie dans ce même référentiel...
Sinon, pourquoi c² plutôt que 4c² ou 2c² ?
Bonne question ! À mon sens, cela vient aussi de la définition de la masse. Si la masse avait été définie dans le passé de manière que l'énergie cinétique en classique soit m'v², alors l'énergie de masse aurait été 2m'c² ! (Et la définition de la force aurait été F = 2m'a.)
Ce qu'indique les équations de la relativité restreinte (et donc ultimement, la géométrie hyperbolique), c'est que le rapport entre le terme proportionnel à v² et le terme constant dans l'énergie est v²/2c², ou (v/c)²/2. Le rapport v/c est naturel, c étant la vitesse limite : c'est un rapport sans dimension dont le module est entre 0 et 1. Le 1/2 vient des formules...
Comme il a été dit la vitesse de la lumière est constante. Vous prenez celle du son, elle dépend.
Par exemple dans l'eau, elle doit être de l'ordre de 1200-1300 m/s alors que dans l'air 340 m/s
Donc si on faisait un calcul avec la vitesse du son, il faudrait préciser "mes calculs sont bons dans tel domaine" ou alors inclure une variable à modifier suivant l'environnement. Lourd.
L'utilisation de la vitesse de la lumière rend ces formules utilisables "partout".
Tout faux
Dans le vide
Celle de la lumière aussi
Ah très bien! c'est ce que je cherchais à comprendre merci beaucoup
"Never say what you know but always know what you say"
Re : L'introduction de la vitesse de la lumière dans les équations de physique
Très belle démonstration enfin abordable, merci bien
"Never say what you know but always know what you say"
Mais historiquement, est ce que ce n'est pas venu des discutions sur la Relativité Restreinte, le fait de conjuguer l'énergie avec les transaltion temporelle ?
Le théorème de Noether c'est 1918, soit après l'établissement de la RR.
Est il valable hors de ce cadre ?
edit : j'ai la sensation que oui
a+
Parcours Etranges
Il me semble que le théorème de Noether est une généralisation de certaines propriétés déjà connues au XIXème siècle.
Je cite un extrait d'un livre sur Noether :
"Dans la deuxième édition de la Mécanique analytique [1811-1815], Lagrange observe une corrélation entre symétries et principe de conservation de certaines quantités, et cela est surtout net pour la conservation de l'énergie."
De même Lagrange montre l'existence d'une intégrale première quand le lagrangien ne dépend pas du temps, ce qui correspond à la conservation de l'énergie.
Toujours dans le même texte est indiqué qu'en 1842 Jacobi "mit en évidence le lien entre l'invariance euclidienne du lagrangien sous l'action des translations et des rotations, et les lois de conservation des moments linéaire et angulaire."
Bref, même si cela n'a pas été indiqué dès le début de la RR, dès avant Noether les éléments étaient présents qui permettaient de voir la relation entre le 4-vecteur énergie-impulsion et les translations spatio-temporelles...
