Introduction à la relativité restreinte
Sur les traces d'Albert Einstein...
Les lois de la mécaniques
● S'expriment dans des référentiels galiléens
● Sont invariantes par changement de référentiel galiléens
Référentiels en translation rectiligne uniforme
● Il existe une infinité de référentiels galiléens tous en translation rectiligne uniforme les uns par rapport aux autres
● Tous ces référentiels sont équivalents
● Les vitesses se combinentmais ● Les longueurs sont invariantes● Les forces et les variations de
vitesses sont invariantes→ lois de la méca invariantes
Lors d'un changement de référentiel :
Le son
Se propage à 340 m·s 1 ‒
par rapport à l'air dans lequel il se propage
S
340 m/s
S voit le son partir à 340 m/s dans toutes les directions
O
S60 m/s
280 m/s 400 m/s
O voit le son partir à différentesVitesse selon la direction
La lumiere ?L'électromagnétisme de Maxwell
Support théorique très robuste pour décrire les phénomènes électromagnétiques
Les ondes électromagnétiques
Selon l'électromagnétisme de
Maxwell :
La lumière est une onde électromagnétique qui
se propage à c=299 792 458 m·s 1‒
Mais... par rapport à quoi ?
Hyp : la lumière se propage à c par rapport à l'éther
Problème : l'éther ? C'est quoi ? est-il emporté par le mouvement ?
Hypothèse 1 : oui l'éther est emportée
O
Sv
c + v
O voit la lumière partir à différentesvitesse selon la direction
c - v
Se verrait (sur les étoiles doubles par exemple)
Non vérifié expérimentalement
Hypothèse 2 : non l'éther n'est pas emporté
Conséquence : il existe des référentiels plus absolus que les autres
O
Sv
c
O voit la lumière partir à c dans toutes les directions
c
→ mais S voit la lumière frapper un mur avant l'autre→ S peut savoir qu'il n'est pas dans LE référentiel absolu
On peut le vérifier pour la terre
Conclusion : la vitesse de la lumière est la même dans toutes les directions
→ Oublions l'éther, la vitesse de la lumière est c
3 postulats incompatibles
● (1) La vitesse de la lumière dans l'espace vide est toujours la même, elle est indépendante du mouvement de la source ou du récepteur
● (2) Les référentiels galiléens sont rigoureusement identiques on ne peut les distinguer
● (3) Les positions et les vitesses se combinent de manière classique lors d'un changement de référentiel
Proposition d'Einstein : on remet en cause la 3ème
Conséquences ?
3 postulats incompatibles
● (1) La vitesse de la lumière dans l'espace vide est toujours la même, elle est indépendante du mouvement de la source ou du récepteur
● (2) Les référentiels galiléens sont rigoureusement identiques on ne peut les distinguer
● (3) Les positions et les vitesses se combinent de manière classique lors d'un changement de référentiel
Proposition d'Einstein : on remet en cause la 3ème
Conséquences ?
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