Le postulat d’Einstein
Autrement dit : le principe de relativité est valable pour toutes les lois de la physique (en mécanique et en électromagnétisme).
Aucune expérience faite dans un référentiel galiléen ne peut mettre en évidence le mouvement de ce référentiel par rapport à un autre référentiel galiléen.
La vitesse de la lumière dans le vide est la même dans tous les référentiels galiléens :
Temps et relativité restreinte
R R’
Le point de départ du cheminement est une question :
« Que deviennent les lois de la physique quand on change de référentiel ? »
c’est une constante fondamentale de la physique.
Cela conduit au postulat
Pourquoi une nouvelle théorie est-elle alors nécessaire ?
Dans le cadre de la mécanique newtonienne :
Loi de composition des vitesses Le temps est un paramètre absolu.
Il s’écoule de la même façon dans tous les référentiels.
La vitesse de la lumière - dépend elle aussi du référentiel
- n’est pas la même dans toutes les directions.
R R’
L’invariance de la vitesse de la lumière est donc incompatible avec la cinématique classique.
Le postulat d’un temps absolu qui s’écoule de la même façon dans tous les référentiels doit être remis en cause. Un nouveau cadre cinématique est à construire : celui de la relativité restreinte.
.
Postulat classique :
Le temps est un paramètre absolu.
Il s’écoule de la même façon dans tous les référentiels.
La célérité de la lumière est relative
Postulat de la relativité restreinte :
La célérité de la lumière est une constante universelle
Le temps est un paramètre relatif.
Il ne s’écoule pas de la même façon dans tous les référentiels.
En passant d’un temps absolu à un temps relatif (c’est-à-dire qui dépend de la vitesse de l’observateur), de nouvelles notions apparaissent.
La dilatation des durées La notion d’évènement
La notion de temps propre
Temps et relativité restreinte
Pour introduire et illustrer ces notions de façon très qualitative et introduire progressivement le vocabulaire, on a imaginé la situation suivante…..
Entre autres :
Départ : 12h
Sur la jaquette, il est indiqué : « durée du film : 1 heure »
Le « contrat » parents-enfant : le voyage commence au début du film et on fera une pause à la fin du film.
Évènement 1 : début du film.
Évènement 2 : Fin du film.
Horloge du tableau de bord de la voiture
Horloges des villes traversées
Attachons un référentiel à la voiture
Attachons un référentiel terrestre aux villes traversées Référentiel voiture
Référentiel terrestre
La voiture roule à vitesse constante.
Repérons la position de l’évènement 1 dans le référentiel lié à la voiture Repérons la position de l’évènement 1 dans le référentiel terrestre
Un enfant a acheté un film pour le regarder pendant un trajet en voiture.
X
Ville A X
Avant de partir……..
Ville B Ville C
On part….
Postulat classique …
Temps et relativité restreinte
Le temps est un paramètre absolu.
Il s’écoule de la même façon dans tous les référentiels .
Départ : 12h
Il est 13h sur l’horloge de la voiture
Évènement 1 : début du film. Évènement 2 : Fin du film.
Référentiel voiture
Référentiel terrestre
X
Ville A X
Il est aussi 13h sur l’horloge de la ville C
Ville B Ville C
Repérons la position de l’évènement 2 dans le référentiel lié à la voiture Repérons la position de l’évènement 2 dans le référentiel terrestre
X
X Les 2 évènements ont lieu au même point
du référentiel lié à la voiture.
Les 2 évènements ont lieu en des points différents du référentiel terrestre.
On part….
C’est le REFERENTIEL PROPRE.
Postulat relativiste …
Temps et relativité restreinte
Le temps est un paramètre relatif : il dépend de la vitesse de l’observateur.
Il ne s’écoule pas de la même façon dans tous les
référentiels .
Départ : 12h
Il est 13h sur l’horloge de la voiture
Évènement 1 : début du film.
Évènement 2 : Fin du film.
Référentiel voiture
Référentiel terrestre
X
Ville A X
Il est un peu plus de 13h sur
l’horloge de la ville C
Ville C Position de l’évènement 2 dans le référentiel lié à la voiture
Position de l’évènement 2 dans le référentiel terrestre
X
X Les 2 évènements ont lieu au même point
du référentiel lié à la voiture : C’est le référentiel propre.
On y mesure la durée propre entre les deux évènements.
Les 2 évènements ont lieu en des points différents du référentiel terrestre.
On mesure une durée entre les deux évènements SUPERIEURE à la durée propre.
On part….
