Relativité du temps (Terminale S)

[invite621f0bb4]

Bonjour à tous !
Je me tourne vers vous pour m'éclaircir un cours de Terminale S. On travaille sur la relativité du temps (durée propre et durée mesurée notamment.)
On a travaillé sur l'expérience vérifiant le(s) posultat(s) d'Einstein avec la "chute" des muons. On a donc vu que si l'on considérait la chute d'un certain nombre de muons entre deux points fixes, on devrait avoir un certain nombre de muons restants (en fonction de sa durée de demi-vie). Mais ce chiffre calculé est faux d'après les mesures effectuées au deuxième. Il faut en fait considérer que l'on se déplace à la même vitesse que le muon pour trouver le bon chiffre : la chute est alors beaucoup plus rapide et il y a donc eu beaucoup de moins de désintégration.

Première question : est-ce que ce que j'ia dit est vrai ou y-a-t-il déjà des contresens ? ^^

Donc en fait je pense ne pas avoir très bien compris comment le temps peut se dilater. Pour moi, si la particule se déplace à une certaine vitesse fixée, qu'elle fait le même parcours (à savoir une chute rectiligne etc...) alors quelque soit l'endroit d'où on la regarde etc... on devrait avoir le même temps de chute.

C'est ce que personne n'a compris dans la classe. J'ai une idée mais très floue. Et puis, ce qui se conçoit clairement s'énonce clairement et les mots pour le dire arrivent aisément. Or je n'arrive pas à exprimer cette idée... donc ^^


Il faut savoir que nous n'y connaissons rien à la physique quantique (à part que ça va à l'encontre du sens commun ) Donc notre prof est consciente de ne pas être très claire etc... car elle ne peut pas nous expliquer la chose avec des éléments du domaine de la physique quantique...

Alors si quelqu'un parmi vous pouvait m'expliquer, au cas où ça serait plus clair qu'en cours ^^
Et s'il vous apparait nécessaire de faire apparaitre des notions non-étudiées en cours, faites-le, ça ne me dérange pas, je suis curieux
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[albanxiii]

Bonjour,

Je pense que la chose à comprendre est que le temps dépend de l'endroit où on le mesure, sous endendu quand ces endroits sont en mouvement les uns par rapport aux autres.

Exemple : vous êtes sur Terre et vous observez des muons qui entrent dans l'atmosphère. Il y a deux notions de temps possibles. Imaginez que vous marquez deux points A et B entre lesquels les muons se déplacent.

Vous allez mesurer, vous, sur Terre, avec votre horloge, le temps que met un muon par aller de A à B.

Le muon, lui, si on imagine qu'il a une horloge qui se déplace avec lui, à la même vitesse, va aussi mesurer le temps qu'il met pour aller de A à B. On appelle ce temps le temps propre du muon. On va faire comme si le muon était un être vivant, et qu'il mesurait lui même son temps propre, pour simplifier.

Ce que dit la théorie de la relativité restreinte, c'est que le temps que vous vous mesurez est plus grand que le temps mesuré par le muon, son temps propre. Et il est d'autant plus grand que la vitesse du muon par rapport à vous est importante.

On peut même donner la formule qui relie le temps que vous mesurez à celui du muon (son temps propre) : avec où est la vitesse des muons par rapport à vous et la vitesse de la lumière.

(En apparté, ce qu'on a dit pour le temps est aussi valable, mais dans l'autre sens, pour les longeurs.)

Et votre prof est une bien piètre physicienne. La physique quantique n'a rien à voir là dedans. Il est plus probable qu'elle n'y ait rien compris.... mais ça, elle ne peut pas vous le dire.

Je pense que d'autres intervenants vous répondront, il est toujours bénéfique d'avoir plusieurs explications. Et en tout état de cause, n'hésitez pas à poser des questions s'il y a des points qui vous semblent obscurs.

@+

[invite621f0bb4]

Merci de votre réponse !

Toutefois ça c'est le cours proprement dit (la relation entre temps propre et mesurée etc...)
Ce que je comprends pas c'est qu'il puisse exister deux temps pour un même trajet parcouru à une même vitesse. Comment "l'hrologe embarquée par le muon" donne-t-elle un temps différent de notre horloge.

Quant aux capacités intellectuelles de notre prof, je ne m'en inquiète pas, je pense que j'ai mal interprêté ce qu'elle a dit.
Ne sachant rien de la physique quantique, j'ai sans doute entendu le mot et interpreté un peu vite. Elle parlait plutôt du "monde de l'infiniment petit" ou de "linfiniment rapide" (bon, elle a pas dit ça en ces termes, mais en gros quoi ^^)

[invite6754323456711]

Ce que je comprends pas c'est qu'il puisse exister deux temps pour un même trajet parcouru à une même vitesse.

Les deux temps sont fondamentalement différent.

t : temps coordonnée
: temps propre (lié au muon)

La notion de temps

En résumé, le fait essentiel de la Relativité restreinte est la distinction entre le temps propre et le temps-coordonnée

Patrick

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite621f0bb4]

Merci bien !
Je lirais tout ça et si j'ai des questions je reviendrais les poser

[invite5271cc0a]

Salut, j'ai pas fait de relativité en terminale mais mon tpe était là, dessus, et si ya bien un truc que j:'ai retenu c'est que plus tu vas vite, plus le temps ralenti. Tu vois imagines que t'es ds une navette spatiale qui vas super vite tellement vite qu'elle s'approche de la vitesse de la lumière! Attention elle la dépasse pas par ce que c'est impossible. Et bien pour toi un an ça serait comme 20 ans pour ceux qui sont sur terre! C'est un peut comme si le temps se compressait avec la vitesse, donc devient plus court, mais c'est que des images
Tu trouveras des vidéos pas mal sur le net qui explique simplement tout ça. Ya une vidéos qui met en scène Einstein et la découverte de la relativité sur Google vidéo enfin yavait je sais pas si elle y est encore. Y'en a plein.
À bientôt.

[invite6754323456711]

Salut, j'ai pas fait de relativité en terminale mais mon tpe était là, dessus, et si ya bien un truc que j:'ai retenu c'est que plus tu vas vite, plus le temps ralenti.

La notion de vitesse est une notion relative. L'essentiel à comprendre est la différence fondamentale entre le temps propre et les temps coordonnées. Le temps propre est un invariant relativiste (un absolu dans le cadre de la relativité. Il est indépendant de tout référentiel. la notion de ralentir ne fait pas sens en ce qui le concerne) pas le temps coordonnée.

Patrick

[invite5271cc0a]

Jcomprends, Jvoulais essayer de donner des images plus qu'un sens et en passant mon image du temps qui s'aplati comme une crêpe est fausse c'est plutôt le contraire. Enfin j'arrête d'embrouiller plus qu'autre chose.

[invite621f0bb4]

Merci quand même

[inviteaf48d29f]

Ce que je comprends pas c'est qu'il puisse exister deux temps pour un même trajet parcouru à une même vitesse.

C'est normal car ce n'est pas le cas.

Lorsque vous voyez un muon se déplacer à une vitesse proche de celle de la lumière, pour le muon c'est le reste de l'univers qui se déplace très vite autour de lui. Le muon dans son propre référentiel est fixe et c'est le point B qui se dirige vers lui à toute allure.
Si le muon mesure la distance qui sépare le point A du point B il trouvera une distance plus courte que vous. De même s'il chronomètre le temps que met le point B à le rejoindre à partir du moment où le point A l'a quitté (notez bien le point de vu, le muon ne bouge pas dans son référentiel !) il trouvera une durée plus courte.

Il voit le point B moins loin et ça prend moins de temps pour le rejoindre, mais la vitesse est la même. C'est bizarre, pas de doute la dessus, mais ce n'est pas incohérent ^^.

Et votre prof est une bien piètre physicienne. La physique quantique n'a rien à voir là dedans. Il est plus probable qu'elle n'y ait rien compris.... mais ça, elle ne peut pas vous le dire.

Je ne voudrais pas me faire l'avocat du diable, mais c'est quand même un peu vache de juger les qualités de physicienne d'une prof sur ce que rapporte l'un de ses élèves qui avoue n'avoir rien compris au cours. Surtout lorsqu'il s'agit d'un thème aussi difficile à vulgariser que celui-ci.

Même ses qualités de pédagogue ne peuvent pas être questionnées sur le témoignage d'un seul élève. Quelqu'un qui serait capable de faire comprendre à une classe entière de terminal la relativité et la mécanique quantique en l'espace de 2h de cours, ce n'est pas un prof... c'est un dieu.

[stefjm]

Et votre prof est une bien piètre physicienne. La physique quantique n'a rien à voir là dedans. Il est plus probable qu'elle n'y ait rien compris.... mais ça, elle ne peut pas vous le dire.

Outre le fait qu'il est risqué de juger un enseignant sur le témoignage d'un seul élève, la relativité a historiquement été découverte grâce à des phénomènes quantiques. (masse longitudinale et transversale de l'électron. dynamique de l'électron, etc...)

[invite6754323456711]

C'est normal car ce n'est pas le cas.

Deux notions fondamentalement distinctes :

Que mesure une horloge ?

Ce qu’une horloge est capable de mesurer est une durée, l’intervalle de temps entre deux événements qui se passent dans le voisinage de l’horloge (entre un top départ et un top arrivée).
Cette notion de voisinage est fondamentale dans la théorie de la relativité car elle permet de définir les quantités dites propres, directement mesurables par l’observateur, en particulier le temps propre d’une horloge.

Mais il est évident qu’on a également besoin d’une référence qui n'est pas la seule mesure locale des durées. Cette référence doit aussi permettre de comparer des événements en des endroits différents. Définition possible d’une échelle de temps : « un système non ambigu de datation des événements ». La notion correspondante en relativité est le temps coordonnée.

Patrick

[invite621f0bb4]

JE crois que ça se fait de plus en plus clair ^^
Néanmoins concernant ce passage :

"Si le muon mesure la distance qui sépare le point A du point B il trouvera une distance plus courte que vous."

Je ne vois pas pourquoi il devrait voir le Point B arriver sur lui plus vite que nous (observateur) qui verrions le muon arriver sur le point B ^^ OU encore en d'autres termes pourquoi il verrait le point B plus près que nous...

J'entends bien qu'il n'est pas dans le même référentiel, que lui est fixe et que c'est le point B qui bouge. Alors que nous, nous voyons le point B fixe et que le muon bouge. MAis je ne vois pas en quoi cette différence pourrait expliquer le fait que le muon arrive plus vite sur B...

[albanxiii]

Re-bonjour,

Ce que je comprends pas c'est qu'il puisse exister deux temps pour un même trajet parcouru à une même vitesse. Comment "l'hrologe embarquée par le muon" donne-t-elle un temps différent de notre horloge.

Mais, ça personne le le sait. La nature fonctionne comme ça, nous pouvons juste constater et élaborer des théories qui en rendent compte. C'est ça la physique.
La question du pourquoi n'est pas de la physique, c'est peut-être de la philosophie, je ne sais pas trop.


@+

[Amanuensis]

Je ne vois pas pourquoi il devrait voir le Point B arriver sur lui plus vite que nous (observateur) qui verrions le muon arriver sur le point

Ce n'est pas le cas !

"Si le muon mesure la distance qui sépare le point A du point B il trouvera une distance plus courte que vous."

C'est pourtant correct...

^^ OU encore en d'autres termes pourquoi il verrait le point B plus près que nous...

Pourquoi pas ? (Cf. la remarque d'Albanxiii sur "pourquoi".)

J'entends bien qu'il n'est pas dans le même référentiel, que lui est fixe et que c'est le point B qui bouge. Alors que nous, nous voyons le point B fixe et que le muon bouge. MAis je ne vois pas en quoi cette différence pourrait expliquer le fait que le muon arrive plus vite sur B...

Il n'arrive pas "plus vite" (au sens de la vitesse), mais les mesures de distance et de durée diffèrent selon les référentiels. (Ce qui est une évidence pour les distances : dire "immobile" c'est dire "distance mesurée de parcours nulle", donc si quelque chose est immobile selon un référentiel et pas selon un autre, c'est bien que les distances mesurées dépendent du référentiel ; et il se trouve que c'est pareil pour les durées, même si c'est moins "visible", cause les vitesses faibles rencontrées dans la vie courante, ce qui explique qu'il ait fallu attendre le début du XXème siècle pour qu'on s'en rende compte.)

[invite6754323456711]

Re-bonjour,

Mais, ça personne le le sait. La nature fonctionne comme ça, nous pouvons juste constater et élaborer des théories qui en rendent compte. C'est ça la physique.
La question du pourquoi n'est pas de la physique, c'est peut-être de la philosophie, je ne sais pas trop.

@+

Elle a toujours bon dos la philosophie lorsque l'on ne comprend pas les fondements d'une théorie.

Sa question est : Comment "l’horloge embarquée par le muon" donne-t-elle un temps différent de notre horloge.

Il y a t-il un physicien de la relativité dans la salle FS ?

Patrick

[albanxiii]

Bonjour,

et si ya bien un truc que j:'ai retenu c'est que plus tu vas vite, plus le temps ralenti.

Si cela vous aide à comprendre, c'est très bien, mais cette formulation n'est pas correcte du tout. Le temps ralenti, par rapport à quoi ?
Il vaut mieux raisonner en termes de durées mesurées par un observateur extérieur qui observe un obet se déplacer pra rapport à lui et un observateur intérieur à l'objet. Dans ce cas, la durée entre deux évènements mesurée par le premier est plus grande que celle mesurée par le second.

S321 : je suis peut-être allé un peu vite en besogne, en me basant sur la bonne foi du témoignage de Samuel9-14. Si sa prof a effectivement dit ça, et je n'ai aucun autre moyen de le savoir que de me baser sur ce que dit Samuel9-14, alors c'est une tanche, et malhonnête en plus. Si c'est Samuel9-14 qui a mal interprêté, alors mon commentaire n'a plus lieu d'être, bien sur.

J'ai eu personnellement un prof vantard et d'une nullité crasse en seconde. A l'écouter c'était un génie, sauf qu'il n'avait qu'un bac D et des études se limitant à bac+2 ensuite (ce qui est très honorable, ne me faites pas dire ce que je ne dit pas, je mentionne ce niveau car il était en décalage flagrant avec les prétentions du gars). Déjà à l'époque, vu du haut de mon ingorance en physique, il était louche, mais maintenant je sais que c'était à peu près la pire des brêles qu'on pouvait trouver dans toute la région (IDF en l'occurence).

@+

[albanxiii]

Re,

Elle a toujours bon dos la philosophie lorsque l'on ne comprend pas les fondements d'une théorie.

Sa question est : Comment "l’horloge embarquée par le muon" donne-t-elle un temps différent de notre horloge.

Je peux expliquer avec la théorie justement. Je peux aussi expliquer les fondements de la théorie. Mais je ne suis pas sur que cela aide Samuel9-14 dans l'immédiat, il a d'autres choses à comprendre avant.

@+

[invite6754323456711]

il a d'autres choses à comprendre avant.

@+

Je n'en vois que deux pour changer notre façon de penser Newtonienne. La différence fondamentale entre temps propre et temps coordonnée et la relativité de la simultanéité.

Cette présentation de la dilation du temps, qui ne fait pas cas deux notions bien distincte concernant le temps, ne fait que créer la confusion.


Patrick

[stefjm]

Je n'en vois que deux pour changer notre façon de penser Newtonienne. La différence fondamentale entre temps propre et temps coordonnée et la relativité de la simultanéité.

Cette présentation de la dilation du temps, qui ne fait pas cas deux notions bien distincte concernant le temps, ne fait que créer la confusion.

Confusion initiée par le Maître himself. (Le plus incompréhensible est que le monde est compréhensible...)

[Amanuensis]

Dans la présentation initiale de la RR, il n'y a même pas de notion de "temps propre". La "dilatation du temps" est entre deux temps-coordonnées, dans le cas très particulier (ainsi que compris a posteriori) d'un (modèle d') espace-temps plat et de deux référentiels inertiels.

Si la confusion a été démarrée ("initiée" veut dire autre chose...) ainsi, ce qui est dommage est surtout qu'elle soit perpétuée, par ignorance (?) des développements conceptuels qui se sont étalés sur un bon siècle ensuite.

[invite6754323456711]

Confusion initiée par le Maître himself. (Le plus incompréhensible est que le monde est compréhensible...)

Lorsque l'on parle de dilations du temps, comment en suite faire comprendre que pour l'ensemble des temps propre il n'y a aucune dilations en soi, la seconde est la même pour tous.

Patrick

[invite621f0bb4]

En résumé, au niveau Terminale S on nous demande juste d'admettre qu'il existe temps propre et temps mesuré, que le temps propre est plus court car le référentiel est différent et qu'à de telels vitesses, selon le référentiel, le temps n'est pas le même ?

[inviteaf48d29f]

Non, en niveau terminale on ne vous demande pas du tout de savoir quoi que ce soit a propos de la relativité. C'est intéressant pour la culture et c'est un domaine passionnant sur lequel se renseigner, même en vulgarisation, car ça aide à avoir un certains recul par rapport à l'univers dans lequel on vie.
Pour des considérations aussi Terre à Terre qu'obtenir son bac, vous n'avez même pas besoin de savoir qu'un physicien du nom d'Einstein a existé.

Dans tous les cas il ne faut pas admettre ça. Ce qu'il faut admettre c'est les postulat d'Einstein :
1) Les lois de la physique ont la même forme dans tous les référentiels inertiels
2) La vitesse de la lumière dans le vide a la même valeur dans tous les référentiels inertiels
A partir de là tout ce que vous avez énoncé, ce sont des résultats (des théorèmes si vous préférez). Vous n'avez pas vraiment besoin de les admettre mais plutôt de les concevoir, c'est à dire d'essayer de comprendre ce qu'ils signifient et voir qu'ils sont crédibles.
Si vous pouviez en venir à visualiser le phénomène ce serait merveilleux.

[invite621f0bb4]

Ok c'est plutôt rassurant de lire ça ^^
En tout cas merci beaucoup de votre aide

[Nicophil]

Bonjour,

Mais, ça personne le le sait. La nature fonctionne comme ça, nous pouvons juste constater et élaborer des théories qui en rendent compte. C'est ça la physique.
La question du pourquoi n'est pas de la physique, c'est peut-être de la philosophie, je ne sais pas trop.

Il y a quand même l'explication de l'espace-temps 4D alors que spontanément nous analysons la réalité en 3D d'espace + un temps absolu.

Et que donc notre analyse spontanée ne vaut guère mieux que celle d'un animal qui ne saurait analyser l'espace qu'en 2D, la 3ème D de l'espace étant inaccessible pour lui.
Et que cela est dû au fait que nous ne sommes guère confrontés à des différences de vitesses relativistes, qui sont immenses à l'échelle humaine et donc la 3D nous suffit, de même qu'à l'échelle humaine la Terre paraît plate tant le rayon de courbure est immense.

[invitea29d1598]

Bonjour

Non, en niveau terminale on ne vous demande pas du tout de savoir quoi que ce soit a propos de la relativité

Avant de répondre il serait bien de se renseigner. La relativité (en particulier via les notions de temps propre et de temps coordonnée) EST au programme de terminale scientifique depuis cette année : programme de physique de TS. Les enseignants (dont certains n'ont jamais étudié ça car ils ont fait des études en chimie) sont donc ravis, surtout compte tenu du fait que cet ajout au programme (et d'autres du même genre comme certains aspects de physique quantique) a été fait en supprimant diverses choses jugées inutiles [comme les équations différentielles du second ordre à coefficients constants (via les circuits RLC)].

[Amanuensis]

Dans tous les cas il ne faut pas admettre ça.

??? Pourtant admettre de bons concepts sur la notion de temps paraît utile

Ce qu'il faut admettre c'est les postulat d'Einstein :
1) Les lois de la physique ont la même forme dans tous les référentiels inertiels
2) La vitesse de la lumière dans le vide a la même valeur dans tous les référentiels inertiels

Vous pensez vraiment qu'avec ça on peut appréhender la notion de temps ? Comme indiqué plus tôt, la RR ne se limite pas à un petit article de 1905, il y a eu quelques progrès conceptuels en plus d'un siècle.

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Et Samuel9-14 qui vous remercie...

Bref, il y a peut-être à améliorer le texte du message #23, mais même dans l'état je ne vois pas l'utilité de le dénigrer et de proposer ce que vous indiquez à la place. Ce sont deux approches complémentaires, l'une conceptuelle sur le temps, l'autre bêtement calculatoire ; l'idéal est de suivre les deux, l'une appuyant l'autre.

[inviteaf48d29f]

Vous pensez vraiment qu'avec ça on peut appréhender la notion de temps ? Comme indiqué plus tôt, la RR ne se limite pas à un petit article de 1905, il y a eu quelques progrès conceptuels en plus d'un siècle.

Non, je ne pense pas qu'avec ça seulement on puisse appréhender quoi que ce soit. Mais Samuel9-14 demandait s'il fallait "admettre" la notion d'espace temps tel qu'il est conçu en relativité et je lui ai répondu que non, l'admettre sans la comprendre n'a pas de sens mais qu'au contraire il faut tâcher de l'appréhender.

Admettre des concepts sans comprendre ne serait-ce ce qu'ils impliquent me parait sans le moindre intérêt. Si c'est pour en arriver là, autant faire de la physique une religion (enfin plutôt une secte puisque vous proposez de bannir la notion de compréhension).

@Rincevent : Ah ils ont modifié le programme de TS sans me prévenir. Les bougres ^^. Dans ce cas je retire ce que j'ai dit. Par contre je comprend que certains prof puisse avoir du mal à s'adapter, c'est un gros morceau qu'ils ajoutent, et comme je l'ai dit, difficile à vulgariser.