La longueur, la masse, le temps...

[invite8a5e478e]

Bonjour à tous, et merci d'avance à ceux qui me liront,

Je suis quelqu'un de curieux et j'aimerais appronfondir mes connaissances sur un sujet: ce qui arrive à la matière à très hautes vitesses.

Ne vous méprenez pas : je n'émets aucune hypothèse, ni aucune idée, ma démarche auprès de vous n'est motivée que par la quête d'une meilleure vulgarisation et de sources plus fiables que ce qu'offre internet de nos jours.

Je me suis abondamment informé sur Einstein, Lorentz, et toutes ces lumières, mais il y a des choses que la plupart des sites et vidéos que j'ai visité/regardé (wikipédia compris mais pas seulement) ait pu m'offrir.
Je me suis également renseigné à la bibliothèque de mon université, mais j'ai l'impression qu'il me faudrait leur équivalent d'un bouquin de coloriage pour y comprendre quelque chose.


Bref, je vais au sujet (les moins courageux peuvent ignorer la première partie)


J'ai vu la transformation de Lorentz et, d'après mon pôpa (je l'aime bien et je lui fais confiance ) cette transformation peut décrire la variation de masse, des vitesses réelles de deux objets se rapprochant (celle précisée dans le topic unique sur les cranks), de variation d'intervalles de temps.

Bref, je trouve cela fascinant, mais voilà mon souci.
Je vois un peu partout, et ce, presque systématiquement, le principe de l'impression de l'observateur. Or, c'est cette différence qui me turlupine : sont-ce des phénomènes réels, visibles, ou cela ne s'applique-t-il que pour l'observateur / l'objet qui se déplace?

Je vois bien la différence que cela fait pour le temps : le temps découle plus lentement pour l'objet qui se déplace quepour l'observateur (ce qui m'a toujours fait vivement critiquer le prof de gym qui nous regardait courir avec son chronomètre), pareil pour la masse (la vitesse augmentant, ce n'est que la masse de ce qui se déplace qui change) mais pour la longueur, qui reste tout de même une grandeur qui s'observe, qu'est-ce qui change? La longueur de l'objet, de ce qu'il a devant lui (dans le sens de sa direction) du continuum tout entier, mais uniquement de son point de vue?

Et ensuite, j'imagine que la notion de vitesse ne s'applique pas à la vitesse c. V = dx/dt , ceux-ci devenant nuls à c, vc n'a plus vraiment de définition?

Je suis assez perdu, mais à ce qu'il paraît le type qui y a pensé était loin d'être un idiot.


Merci beaucoup pour vos éclaircissements.

Ps: j'étudie le droit, je suis donc un infirme de votre art. Merci de votre compréhension en cas d'absurdités de ma part.
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[Amanuensis]

Je suis quelqu'un de curieux et j'aimerais appronfondir mes connaissances sur un sujet: ce qui arrive à la matière à très hautes vitesses.

En un mot: rien.

Cela va être développé, mais l'idée est qu'un objet n'a pas de vitesse en lui-même. Et n'ayant pas de vitesse en lui-même, celle-ci ne peut pas lui faire arriver quoi que soit.

Je me suis abondamment informé sur Einstein, Lorentz, et toutes ces lumières

Il s'est passé pas mal de choses en un siècle, et il est préférable de lire des textes récents. On n'étudie pas la mécanique classique en lisant Newton.

J'ai vu la transformation de Lorentz et, d'après mon pôpa (je l'aime bien et je lui fais confiance ) cette transformation peut décrire la variation de masse, des vitesses réelles de deux objets se rapprochant (celle précisée dans le topic unique sur les cranks), de variation d'intervalles de temps.

La notion de variation de masse en fonction de la vitesse est obsolète. En physique moderne, la masse est un attribut de l'objet "en lui-même", et n'est pas affectée par le mouvement.

Je vois un peu partout, et ce, presque systématiquement, le principe de l'impression de l'observateur. Or, c'est cette différence qui me turlupine : sont-ce des phénomènes réels, visibles, ou cela ne s'applique-t-il que pour l'observateur / l'objet qui se déplace?

Les effets de la vitesse ne s'appliquent que pour l'observateur / l'objet qui se déplace (i.e., dans le cadre de la relation entre l'observateur et l'objet qui se déplace).

Point par point:

- se déplacer: on définit un déplacement seulement par rapport à un observateur ; on ne peut pas parler du déplacement, du mouvement, sans préciser par rapport à quel observateur. Un objet immobile par rapport à un observateur peut être en mouvement par rapport à un autre. C'est valable en mécanique classique : si la Tour Eiffel est immobile par rapport à Paris, elle est en mouvement pour un observateur martien.

- la vitesse: la vitesse en valeur et en direction, ne peut être définie que par rapport à un observateur (ou un référentiel, ou un système de coordonnées). Là aussi c'est valable en mécanique classique, comme Galilée l'a fort bien décrit.

- la masse: elle ne dépend pas de l'observateur ni donc de la vitesse par rapport à l'observateur. Par contre, l'effet d'une force sur l'accélération d'un objet dépend de son inertie ; en mécanique classique cette inertie est assimilée à la masse, mais c'était une erreur car à très haute vitesse l'inertie augmente. L'inertie est une valeur qui dépend de l'observateur, l'accélération en question étant l'accélération mesurée par un observateur.

- le temps: pour un objet donné le temps s'écoule "normalement", cela ne peut pas être affecté par sa vitesse puisqu'on a vu que l'objet n'a pas de vitesse en lui-même. Alors qu'une horloge marque bien l'écoulement du temps pour elle-même. Par contre un observateur constatera un décalage progressif entre ce qu'il lit localement sur l'horloge qui l'accompagne (et ce qu'il "ressent" comme écoulement du temps) et ce qu'il observe pour une horloge en mouvement (après correction pour la durée de transmission de l'information). Là encore, c'est un effet qui met en jeu la relation entre l'objet et l'observateur.

- les longueurs: un peu plus compliqué, mais là encore l'effet est sur la relation entre objet et observateur.

Et ensuite, j'imagine que la notion de vitesse ne s'applique pas à la vitesse c. V = dx/dt , ceux-ci devenant nuls à c, vc n'a plus vraiment de définition?

La notion de vitesse, telle que mesurée par un observateur, s'applique parfaitement à c. Dans v=dx/dt, dx et dt concernent les coordonnées de l'objet en mouvement, coordonnées utilisées par l'observateur. (Quand on parle d'observateur dans la littérature de vulgarisation sur le sujet, c'est à la fois un ensemble d'instruments de mesure, un point de vue, un référentiel et un système de coordonnées, alors que les quatre notions devraient être distinguées; pour exprimer une vitesse comme dx/dt il faut un système de coordonnées, t et x étant alors des coordonnées.)

Ce qui ne s'applique pas pour un "objet" allant à c (par rapport à n'importe quel observateur), c'est la possibilité d'être un observateur. Pour un tel objet il n'est pas possible (la théorie fait apparaître des infinis) de définir un référentiel relativement auquel il serait immobile. Ce qui permet d'affirmer sans contradiction qu'un "objet" (entre guillemets car il ne peut pas être matériel(1)) allant à c relativement à un observateur (un référentiel) va à c relativement à tous les référentiels.

(1) Par exemple la notion d'inertie ne s'applique pas (elle serait infinie).

[Nicophil]

- les longueurs: un peu plus compliqué, mais là encore l'effet est sur la relation entre objet et observateur.

Rigidité et relativité, c'est toute une histoire...

[Nicophil]

Bonjour,

Point par point:
-

Et les forces dans tout ça ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

Et les forces dans tout ça ?

Pourquoi poses-tu la question ?

Sinon, pour celui que ça intéresse, voici une dérivation :
http://www.sciencebits.com/node/176

Curieusement, c'est les forces transversales qui sont affectées et non les forces longitudinales (contrairement aux longueurs).

Ce qui donne des "paradoxes" sympathiques :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Exp%C3%...A0_angle_droit

(paradoxe étant comme d'habitude à prendre avec des pincettes, mais l'analyse est tout de même plus subtile que l'éculé paradoxe des jumeaux)