Diagramme de relativité restreinte
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Diagramme de relativité restreinte



  1. #1
    lesurveilleur

    Diagramme de relativité restreinte


    ------

    Bonsoir,

    Parmi ces paradoxes https://en.wikipedia.org/wiki/List_o...xes#Relativity et ceux qui ne sont pas sur cette page (Doppler Fizeau relativite par exemple) ; lesquelles sont retranscriptibles en diagramme de Minkowski ou de Lorentz ?


    Je peux lister :
    1. Bell
    2. Tachyonic antitelephone
    3. train (lagarange)
    4. Muons
    5. Jumeaux

    Je vous laisse continuer

    Merci à vous !

    -----
    Dernière modification par lesurveilleur ; 05/07/2023 à 21h33.

  2. #2
    Deedee81

    Re : Diagramme de relativité restreinte

    Salut,

    Citation Envoyé par lesurveilleur Voir le message
    Je vous laisse continuer
    Si c'est une question scolaire il est évident qu'on ne le fera pas à ta place.

    Bon, je doute que ce soit scolaire, donc : quel intérêt ? Juste pour blablater sur le forum ?

    Et P.S. : l 'effet Doppler en relativité n'est pas du tout un paradoxe.

    Par conséquent, pour éviter les dérives et les réactions désagréables de certains (je ne suis pas devin, j'ai juste l'habitude), je ferme.
    Si tu souhaites vraiment continuer cette discussions : envoie moi en MP en précisant l'intérêt réel de cette question. J'insiste sur le "intérêt réel". Et bien entendu une raison en charte et tout et tout.

    Merci,
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  3. #3
    Deedee81

    Re : Diagramme de relativité restreinte

    Explications par MP. C'est scolaire.

    Donc, pour les cas listé ci-dessus :
    - confirmer si c'est bien le cas.

    Et pour les autres (de wikipedia), donner un indice permettant de trouver.

    Je le ferai si j'ai un peu de temps mais là pas tout de suite

    Merci,
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  4. #4
    ThM55

    Re : Diagramme de relativité restreinte

    Il y a aussi l'espace de Minkowski non pas des événements, mais de l'énergie-impulsion des particules (on peut l'envisager comme un espace cotangent à l'espace-temps à l'endroit d'un événement de collisions entre particules mais c'est un peu de la pédanterie mathématique). En portant la projection des quadri-vecteurs avant et après un processus, il permet de résoudre des problèmes de cinématique des collisions, des désintégrations,... de particules sans faire les calculs algébriques fastidieux. Très efficace pour détecter les processus impossibles. Par exemple on voit sans le moindre effort pourquoi une paire électron-positron ne peut pas s'annihiler en un seul photon, et pourquoi il en faut au moins deux.

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    Deedee81

    Re : Diagramme de relativité restreinte

    Salut,

    Ok, je me lance :
    Pour les cas cité ci-dessus c'est oui

    Pour le reste (quand je dis solution, conclure, réponse,.... je parle de la question "peut-on le décrire par un diagramme de Minkowski" évidemment)
    - Black hole information paradox ------ quelle théorie est concernée ? La réponse à ta question en découle.
    - Ehrenfest paradox: On the kinematics of a rigid rotating disk. ------ quel est cet effet ? De toute façon la partie que j'ai laissé ici suffit à conclure.
    - Mocanu's velocity composition paradox ------ voir la description, la réponse est évidente
    - Paradox of radiation of charged particles in a gravitational field ------ idem plus haut : quelle théorie est concernée ?
    - Supplee's paradox ------ idem plus haut : quelle théorie est concernée ? (là c'est plus subtil)
    - Trouton-Noble or Right-angle lever paradox : là ça fait appel à un effet particulier et bien que de la pure RR cet effet te donne la réponse

    - Tiens il est pas dedans : le paradoxe du fil électrique neutre .... ou pas. amusant. Là aussi fait appel à quelque chose de particulier : la charge électrique, mais l'effet est lié à un effet purement cinématique donc donne la réponse
    Description : prenons un fil rectiligne, parcouru par un courant. Un observateur immobile (par rapport au fil) va constater que le fil est neutre (bien qu'il y ait un courant, le nombre d'électrons en mouvement compense les charges des noyaux) mais pour un observateur en mouvement dans le sens du fil : celui-ci porte une charge électrique !!!! Bien entendu on peut examiner le quadrivecteur courant mais on peut aussi le décrire par la cinématique.

    Bon travail
    Dernière modification par Deedee81 ; 07/07/2023 à 10h36.
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  7. #6
    lesurveilleur

    Re : Diagramme de relativité restreinte

    Black hole information paradox : c'est de la relativité generale donc non.
    Ehrenfest paradox. Diagramme de relativité restreinte déformation solide rigide donc non.
    Mocanu's velocity composition paradox c'est juste la relation de Chasles dans les espaces de Minkowski donc non.
    Supplee's paradox c'est aussi de la RG donc non
    Trouton-Noble je crois pas qu'on puisse faire un diagramme... Comme pour Ehrenfest paradox

    Qu'en pensez-vous ?
    Dernière modification par lesurveilleur ; 07/07/2023 à 14h49.

  8. #7
    Deedee81

    Re : Diagramme de relativité restreinte

    Citation Envoyé par lesurveilleur Voir le message
    Black hole information paradox : c'est de la relativité generale donc non.
    Ok

    Citation Envoyé par lesurveilleur Voir le message
    Ehrenfest paradox. Diagramme de relativité restreinte déformation solide rigide donc non.
    En fait pas besoin que ce soit rigide, la rotation suffit. Donc oui. Mais ce n'est probablement pas le plus facile pour faire des diagrammes vu qu'on parle de référentiels accélérés (ce qui oblige à traiter avec des référentiels "infinitésimaux"). Ce serait un peu cinglé à représenter avec des diagrammes. Donc il vaut sans doute mieux éviter.

    Citation Envoyé par lesurveilleur Voir le message
    Mocanu's velocity composition paradox c'est juste la relation de Chasles dans les espaces de Minkowski donc non.
    Pourquoi non ? On peut additionner des vecteurs en relativité. Bon, c'est sans doute pas le truc le plus simple mais ça doit être réalisable (je n'ai pas essayé et e dois dire que j'ai vu des articles avec de tels graphiques mais des aussi avec des pages de calculs de la mort qui tue)

    Citation Envoyé par lesurveilleur Voir le message
    Supplee's paradox c'est aussi de la RG donc non
    En effet.

    Citation Envoyé par lesurveilleur Voir le message
    Trouton-Noble je crois pas qu'on puisse faire un diagramme... Comme pour Ehrenfest paradox
    La solution du levier nécessite de faire intervenir le tenseur de contrainte dans le matériau (on peut le faire avec des forces) et ça tintin pour le mettre en diagramme qui est purement cinématique et ne fait pas intervenir des trucs comme les forces.

    En définitive ta sélection initiale est franchement bonne. Une liste de cas tout à fait abordables par diagrammes. Et le reste non abordable ainsi ou trop compliqués.

    Seul le paradoxe du fil électrique est réalisable. La clef est juste la contraction des longueurs. C'est assez sympa je trouve comme paradoxe. Il est dans le livre de Ougarov mais malheureusement je ne trouve pas/plus d'rticles sur le net qui le présente.
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  9. #8
    lesurveilleur

    Re : Diagramme de relativité restreinte

    Bien que Doppler Fizeau relativiste ne soit pas un paradoxe ne peut ont pas faire un diagramme ?

  10. #9
    Deedee81

    Re : Diagramme de relativité restreinte

    Citation Envoyé par lesurveilleur Voir le message
    Bien que Doppler Fizeau relativiste ne soit pas un paradoxe ne peut ont pas faire un diagramme ?
    Si tout à fait, j'en ai même déjà vu (de Baez si ma mémoire ne me trompe pas)
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  11. #10
    lesurveilleur

    Re : Diagramme de relativité restreinte

    Reste la partie la plus délicate, tracer ces paradoxes sous la forme de diagramme de Lorentz.

    J'ai fait à l'aide de ce que nous a donner le prof en classe ceux des Muons :

    0000.png

    et ceux des Jumeaux :

    zzzz.png

    et :

    yyyy.png

    -E1 départ de A au repos dans (R) et passage instantané dans un référentiel (R′)
    animé d’une vitesse Vitesse V par rapport à(R).
    -E2 arrêt de A et passage instantané dans un référentiel (R′′) animé d’une vitesse V par rapport à (R)
    -Retour de A au point de départ.

    Je voudrais votre aide pour :

    -Doppler
    -et Tachyonic antitelephone
    dont voici le diagramme de Minlowski :

    wwww.png

    Je ne vois pas comment m'y prendre.

    Si vous voulez vous me dîtes avec des mots quoi tracer ; et je m’exécute en vous envoyant ce que vous avez dit mais de façon imagé.
    Dernière modification par lesurveilleur ; 07/07/2023 à 16h44.

  12. #11
    Mailou75

    Re : Diagramme de relativité restreinte

    Salut,

    Citation Envoyé par lesurveilleur Voir le message
    Je voudrais votre aide pour :

    -Doppler

    (…) Je ne vois pas comment m'y prendre.

    Si vous voulez vous me dîtes avec des mots quoi tracer ; et je m’exécute en vous envoyant ce que vous avez dit mais de façon imagé.
    Le Doppler ne sera pas directement lisible comme une quantité à laquelle on applique un facteur (voir distance ou temps). Il s’agit, graphiquement sur un Minkowski, d’un multiple :

    Par exemple si tu considères deux observateurs qui s’éloignent avec une vitesse relative de 0,8c et que tu dessines leurs trajectoires dans un Minko, alors en positionnant les intervalles de temps propre de l’emetteur et du récepteur et en traçant des rayons lumineux «à intervalle d’emission régulier» tu verras que pour un intervalle d’emission le récepteur en comptera trois. Ça veut dire que le Doppler vaut 3.

    Bon c’est très mal dit desolé, mais sinon je te file la figure et tu ne bosses pas, c’est pas le but…
    Dernière modification par Mailou75 ; 08/07/2023 à 10h42.
    Trollus vulgaris

  13. #12
    Mailou75

    Re : Diagramme de relativité restreinte

    PS : Par exemple dans ton diagramme yyyy, il suffit de graduer tes axes ct et ct’’. Peu importe l’intervalle tant que c’est régulier et symétrique. Tu fais partir des rayons lumineux depuis chaque graduation et tu observes ce qui se passe côté récepteur. Si tu prends 0,5c de chaque coté (soit 0,8c au total) tu devrais obtenir x 3. La figure est simplissime et se passe de calcul.

    Il y a d’autres moyens de lire la valeur du Doppler directement géométriquement, je pourrais te monter comment, mais ceci est plus parlant pour l’aspect physique, expérimental. Je te laisse déjà faire cet exercice.
    Trollus vulgaris

  14. #13
    lesurveilleur

    Re : Diagramme de relativité restreinte

    Je suis vraiment désolés pour le retard. J'ai du rendre l'ordi que l'on m'a prêté...

    En plus de ça je pense avoir fait quelque chose de trop simpliste :

    Nom : qqq.png
Affichages : 124
Taille : 73,3 Ko

    Les distances entre O1, O2, et O3 sont les mêmes.

    Les lignes d'Univers sont perpendiculaires à l'axe des x.

  15. #14
    coussin

    Re : Diagramme de relativité restreinte

    Dans le référentiel (x,ct) de la source, l'onde est représentée par un champ de covecteur dont les lignes sont perpendiculaires à la vitesse de l'onde. La fréquence temporelle (resp spatiale) de cette onde se lit comme la densité de ce covecteur le long de ct (resp le long de x).
    Pour un référentiel en mouvement (x',ct'), la fréquence temporelle (resp spatiale) de cette onde se lit comme la densité de ce covecteur le long de ct' (resp le long de x'). C'est tout bête.

    Pour une onde lumineuse, ce covecteur est des lignes faisant un angle de -45° avec x. Comme les axes x' et ct' s'ouvrent ou se ferment comme les lames d'un ciseau par rapport à x et ct, par symétrie du diagramme d'espace-temps il est facile de voir que le rapport des densités du covecteur le long de x et ct est conservé dans (x',ct'). Ce rapport étant la vitesse de l'onde, c'est une autre manifestation de la constance de la vitesse de la lumière.

    Si tout ce que je viens de dire est du charabia, cette vidéo, par exemple, explique : https://youtu.be/Q8SfVDr4OjU

  16. #15
    lesurveilleur

    Re : Diagramme de relativité restreinte

    Merci pour la vidéo. Je vais la regarder.

    Que dois-je changer dans le diagramme pour qu'il soit correct ?

    Édit : dans la vidéo c'est des diagrammes de Minkowski pas de Lorentz....
    Dernière modification par lesurveilleur ; 12/07/2023 à 15h28.

  17. #16
    coussin

    Re : Diagramme de relativité restreinte

    Qu'est-ce qu'un diagramme de Lorentz ?

  18. #17
    mach3
    Modérateur

    Re : Diagramme de relativité restreinte

    Citation Envoyé par coussin Voir le message
    Qu'est-ce qu'un diagramme de Lorentz ?
    D'après ce que j'ai compris c'est un bricolage hybride et trompeur où les axes x et ct' sont orthogonaux et les axe x' et ct orthogonaux aussi, le repère x',ct étant tourné d'un angle alpha par rapport au repère x,ct'. On lit les coordonnées perpendiculairement aux axes. Il me semble que ça ne marche bien que pour des cas particuliers simples (mouvements rectilignes uniformes ? deux repères pas plus ? pas clair, je n'ai pas pris le temps d'analyser en profondeur). Il parait que leur lecture serait plus intuitive pour les débutants. Je ne suis pas sûr de l'intérêt pour ceux qui veulent aller plus loin : les automatismes concernant les diagrammes de Minkowski n'auront pas été acquis.

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  19. #18
    coussin

    Re : Diagramme de relativité restreinte

    OK. Je ne suis pas trop intéressé à "traduire" l'explication qu'on trouve partout avec des diagrammes de Minkowski pour être utilisée avec ces diagrammes de Lorentz... C'est peut-être juste impossible...

  20. #19
    lesurveilleur

    Re : Diagramme de relativité restreinte

    Le dessin que j'ai fait au message 13 est-il bon ?

  21. #20
    coussin

    Re : Diagramme de relativité restreinte

    On peut interpréter votre diagramme du message #13 comme un diagramme de Minkowski. Étant donné (x,ct) et (x',ct') en translation d'une vitesse v l'un par rapport à l'autre, vous vous mettez dans un 3ème référentiel (celui en pointillé). Dans ce 3ème référentiel, (x,ct) et (x',ct') s'éloignent à la même vitesse et dans des directions opposées. Si on était en Galilée, ce serait v/2 dans des directions opposées. En relativité, y a un facteur gamma qui traîne...

    Si c'est ça l'idée, pourquoi pas... Ça me semble artificiel mais qui sait, il y a peut-être des intérêts à se placer dans ce 3ème référentiel... Après tout, c'est ce qu'on fait en cinématique classique : on se place dans le référentiel du centre de masse dans lequel l'impulsion totale est nulle...

  22. #21
    lesurveilleur

    Re : Diagramme de relativité restreinte

    Donc ce que j'ai fait serait bon ? Y a-t-il d'autres choses à faire pour compléter ce diagramme ?

  23. #22
    coussin

    Re : Diagramme de relativité restreinte

    Citation Envoyé par lesurveilleur Voir le message
    Donc ce que j'ai fait serait bon ?
    Je ne sais pas ce que représente les lignes que vous avez dessiné, perpendiculaires à x...

  24. #23
    lesurveilleur

    Re : Diagramme de relativité restreinte

    Ce sont les lignes d'univers

  25. #24
    coussin

    Re : Diagramme de relativité restreinte

    Citation Envoyé par lesurveilleur Voir le message
    Ce sont les lignes d'univers
    Moui, je vois 3 lignes d'univers de 3 objets immobiles dans (x",ct")... Mais quel rapport avec l'effet Doppler ?
    Dans une interprétation géométrique de l'effet Doppler, on doit lire sur le diagramme la fréquence f de la source et la fréquence f' vue d'un autre référentiel.

  26. #25
    Mailou75

    Re : Diagramme de relativité restreinte

    Citation Envoyé par coussin Voir le message
    On peut interpréter votre diagramme du message #13 comme un diagramme de Minkowski. Étant donné (x,ct) et (x',ct') en translation d'une vitesse v l'un par rapport à l'autre, vous vous mettez dans un 3ème référentiel (celui en pointillé). Dans ce 3ème référentiel, (x,ct) et (x',ct') s'éloignent à la même vitesse et dans des directions opposées. Si on était en Galilée, ce serait v/2 dans des directions opposées. En relativité, y a un facteur gamma qui traîne...
    Une addition de vitesses, implicitement un gamma. Si on prend 0,5c à droite et a gauche ça fait 0,8c entre les deux (car '0,5+0,5=0,8" en RR), par exemple.

    Si c'est ça l'idée, pourquoi pas... Ça me semble artificiel mais qui sait, il y a peut-être des intérêts à se placer dans ce 3ème référentiel...
    J'en vois un : Y'a pas à se prendre la tête sur les intervalles de temps propre le long des trajectoires, tant que c'est régulier et symétrique.

    Ensuite [pour lesurveilleur] plus qu'a faire partir des rayons à 45° entre deux intervalles de temps de l'émetteur et on trouvera qu'ils sont réceptionnés à 3 intervalles de temps.
    Ca veut dire que le Doppler vaut 3, pour cet exemple.

    .....

    Je ne sais pas non plus ce que sont les coordonnées de Lorentz, confusion ou tu parles vraiment d'autre chose ?
    Dernière modification par Mailou75 ; 13/07/2023 à 01h29.
    Trollus vulgaris

  27. #26
    mach3
    Modérateur

    Re : Diagramme de relativité restreinte

    Citation Envoyé par Mailou75 Voir le message

    Je ne sais pas non plus ce que sont les coordonnées de Lorentz, confusion ou tu parles vraiment d'autre chose ?
    Diagramme de Lorentz, pas coordonnées de Lorentz
    Voir ici : http://clea-astro.eu/lunap/Relativit...5033de309f61f7 (ne marche pas, aller sur
    http://clea-astro.eu/lunap/Relativit...t-applications puis chercher le paragraphe "Les diagrammes Espace-Temps en relativité restreinte")

    m@ch3
    Dernière modification par mach3 ; 13/07/2023 à 08h14. Motif: Lien qui marche pas
    Never feed the troll after midnight!

  28. #27
    Deedee81

    Re : Diagramme de relativité restreinte

    Salut,

    Citation Envoyé par mach3 Voir le message
    c'est un bricolage hybride et trompeur
    je n'irais pas jusque là. C'est une présentation graphique rigoureuse et assez sympa (elle est présentée dans le "Ougarov"). Mais je n'en raffole pas (visuellement elle n'est guère utile et techniquement c'est beaucoup plus simple de faire les calculs avec les transformations de Lorentz). C'est mon avis bien sûr, certains aiment bien cette représentation.

    Note que j'ignorais cette appellation. Dans mes bouquins c'était "diagramme de Minkowski et transformations hyperbolique". Bon "diagramme de Lorentz" c'est plus court , mais je doute que ce soit de lui (je n'ai pas vu ça dans ses articles)

    EDOT ah je viens de regarder le pdf, on s'est croisé. Et là aussi ils disent "on a représenté dans ce diagramme de Minkowski [...]" mais l'appellent ensuite "diagramme de Lorentz" (ou de Brehme, connaissais pas le nom)
    Dernière modification par Deedee81 ; 13/07/2023 à 08h20.
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  29. #28
    Lansberg

    Re : Diagramme de relativité restreinte

    Bonjour,

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Et là aussi ils disent "on a représenté dans ce diagramme de Minkowski [...]" mais l'appellent ensuite "diagramme de Lorentz" (ou de Brehme, connaissais pas le nom)
    Ce sont deux diagrammes différents !
    Le diagramme de Lorentz ressemble à celui de Loedel, sinon qu'on repère les coordonnées spatio-temporelles d'un événement par projection perpendiculaire sur les axes pour le premier et par projection parallèle pour le second. Pour les deux diagrammes, l'unité de longueur est identique sur les axes Ox et Ox' ce qui n'est pas le cas pour le diagramme de Minkoski.

  30. #29
    Deedee81

    Re : Diagramme de relativité restreinte

    Citation Envoyé par Lansberg Voir le message
    Ce sont deux diagrammes différents !
    Oui ça je sais. C'est juste sur les noms qu'il semble y avoir un peu de flou artistique (en tout cas dans les endroits où je les ai vu)
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  31. #30
    Lansberg

    Re : Diagramme de relativité restreinte

    La tournure de ta phrase conduisait à penser que diagramme Minkowski = diagramme Lorentz !!
    Surement la présence de [...] entre les deux parties de la phrase.

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