Vitesse relativiste : que voit un observateur?

[invite95355625]

Bonjour,


Dans beaucoup de documents de vulgarisations sur la relativité restreinte, il est dit qu'un objet en mouvement à vitesse relativiste apparait à l'observateur comme rétréci dans le sens du déplacement de l'objet. Exemple : une pseudo-fusée hyper-rapide peut être représentée sous une forme longiligne au repos, à l'instar de nos fusées réelles, puis de forme beucoup plus carrée, voir plus large que longue, quand son dessin représente celle-ci en déplacement à vitesse presque luminique.
Je n'arrive pas à visualiser le phénomène. J'accepte bien sûr la chose, indiscutable car si souvent dite. Mais j'ai ce blocage : si je me positionne en temps qu'observateur, et que je considère que la fusée est rétrécie dans le sens de son mouvement, je peux consisérer plusieurs cas :
1 * La fusée se dirige exactement vers moi ou s'en éloigne : le rétrécissement en question s'opère alors dans le sens de cet axe, et la fusée devrait être dessinée comme non déformée dans le plan transversal de ma vision.
2 * La fusée se déplace de telle sorte que je la vois aller, par exemple, de ma gauche vers ma droite. Et constater qu'elle a joint deux objets très éloignés de moi à une vitesse presque luminique, connaissant par avance la distance séparant ces 2 corps. Mais alors, son mouvement par rapport à moi s'est effectué à vitesse lente, je l'ai vue en effet s'approcher ou s'éloigner de moi à une vitesse non-relativiste. Elle n'a donc pas subi de déformation selon cet axe.(différence de distance par rapport à l'observateur).
3 * Ces 2 objets sont à des distances bien différentes de la terre, d'où j'observe. La fusée se porte de ma gauche vers la droite, tout en s'éloignant ou se rapprochant : D'une part, si elle se déplace à vitesse relativiste par rapport à un autre observateur situé dans son axe longitudinal, elle se déplace par rapport à moi à une vitesse d'autant plus faible que l'angle formé entre cet axe et moi est grand.Elle subit donc, selon ma perception, d'autant moins de déformation. D'autre part, en s'appuyant sur le cas 2, la portion de déformation n'appartient toujours qu'à sa vitesse relative par rapport à moi, à notre éloignement progressif, et donc pas au plan représentant sa perception.

J'ai bien conscience que ma compréhension est complètement à l'ouest, et si vous aviez l'amabilité de bien vouloir m'aider à la recentrer...
A oui, ça m'aidera peut-être à comprendre : dans le cas d'une fusée tournoyant autour d'un observateur, constate -t'il une déformation? Ce cas reste-t'il encore dans le cadre de la relativité restreinte, ou appartent-il à la relativité générale, le virage permanent étant une accélération?
Voilà, vous remerciant par avance de votre gentillesse et votre compétence.
-----

[doul11]

Bonsoir,

Je préfère regarder du concret, on peut prendre l'exemple des muons issu des rayons cosmiques, normalement leur temps de vie n'est pas suffisant pour aller de la haute atmosphère a la surface de la terre, mais en fait ils arrivent bien a la surface car leur vitesse est relativiste :

- pour nous observateurs on voit le temps de vie du muon comme allongé, la distance terre - atmosphère ne peut pas changer.
- pour le muon son temps de vie ne change pas (notion de temps propre) mais c'est la distance qui lui semble raccourcie.

[invite95355625]

Bonsoir également
Merci pour votre apport.
Mon incompréhension ne porte pas sur les transformations de Lorentz en elles-même. Mais simplement sur la représentation qui en est faite dans les modules pédagogiques. Ma question porte particulièrement sur les coordonnées d'espace, a l'intérieur du complexe espace-temps. Je vais essayer une expression moins confuse par une question plus précise : est-il correcte de considérer que les transformations de Lorentz peuvent être repérées intégralement sur des repères cartésiens? Donc de considérer qu'elles sont représentées entièrement pour leur partie spatiale sur une seule ligne , même si l'observateur n'est situé, à aucun moment, sur la ligne de déplacement spaciale de l'objet observé (et en translation par rapport à lui).

Mais peut-être la réponse est contenue dans votre message, et que je n'ai pas su la voir.
En effet, orienter la conversation vers le concret ne peut qu'améliorer la compréhension.

normalement leur temps de vie n'est pas suffisant pour aller de la haute atmosphère a la surface de la terre, mais en fait ils arrivent bien

Voulez-vous préciser ce mot souligné, dans ce contexte?
Fait-il référence à un calcul de leur durée de vie basée sur d'autres paramêtres? Leur vitesse observée dans un autre contexte, un laboratoire particulier pris pour base? ou autre?
Merci encore

[michel33]

Bonjour pinard-bio,

Si j'ai bien compris ton problème est de voir, en temps que personne physique, la fusée. Il ne suffit pas d'appliquer la transformation de Lorentz, il faut aussi calculer la trajectoire des rayons lumineux qui partent de la fusée et arrivent jusqu'à ton oeil.

Le problème réciproque "que voit un voyageur dans une fusée ?" est traité dans la première partie de l'excellent film réalisé par Alain Riazuelo "Voyage autour d'un trou noir"; tu y apprendras des choses auxquelles tu n'aurais peut-être pas pensé.

Le film: http://www.youtube.com/watch?v=HyhSsSGXKhw

Cordialement
Michel

[A voir en vidéo sur Futura]

[michel33]

Oups mauvais lien, le bon est: http://video.google.com/videoplay?do...39164658758924

[triall]

Bonjour, je crois aussi qu'il faut s'attacher à ce que l'on voit , avant de considérer la contraction de Lorentz-Fitzgerald .
Un observateur qui regarde passer un train à 1/2 de c , le verrait déjà en retard par rapport à où il se situe réellement (comme le son d'un avion supersonique) , ensuite ,les photons issus de l'avant du train arrivant avant ceux de l'arrière du train, celui ci devrait, si je ne me trompe pas, paraître ..plus long .
C'est une histoire de géométrie . Le train, devrait subir aussi une sorte de rotation , car on pourrait voir , par exemple , alors que l'on voit le train vers la gauche (on ne le voit pas de face encore ,) , des parties sur le pare-choc arrière que l'on devrait pas voir normalement , sur un train tgv à vitesse normale ..On pourrait voir , en effet ,certaine photons qu'il émet vers l'arrière....

[doul11]

Oups mauvais lien, le bon est: http://video.google.com/videoplay?do...39164658758924

Super ta vidéo !

ça montre bien que ce n'est pas facile de parler de ce que l'on voit quand il y a des effet relativistes.

Fait-il référence à un calcul de leur durée de vie basée sur d'autres paramêtres? Leur vitesse observée dans un autre contexte, un laboratoire particulier pris pour base? ou autre?

Il s'agit de la duré de vie mesuré de muon de faible énergie, car le muon est une particule instable, la duré de vie des muons de haute énergie semble plus longue, en fait selon la théorie de la relativité il n'en est rien et la théorie donne un modèle cohérent de cette différence observée.