voutz

la vitesse et le temps

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Alors, si j'ai bien compris, plus on voyage vite plus le temps ralenti(avec pour referent quelqu'un d'immobile). Le deplacement dans l'espace se fait donc au detriment du deplacement dans le temps.
Alors ma question est trés simple, pourquoi?

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Voutz,

La théorie de la Relativité montre que le temps vécu par un voyageur se déplaçant à la vitesse v par rapport à un référent immobile est dilaté d'un facteur k = 1 / sqrt(1 - v²/c²)

où:
sqrt = square root = racine carrée
v = vitesse de déplacement du voyageur
c = vitesse de propagation de la lumière

Pour que k soit un nombre réel, il faut nécessairement que 1 - v²/c² > 0, soit v² < c², donc v < c; voici pourquoi on ne pourra pas dépasser la vitesse de la lumière.

On voit aussi que lorsque v tend vers c, k tend vers l'infini: le temps se dilate, jusqu'à paraître infini...

A question simple, réponse simple !!

Eric

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Réponse bête, au "feeling": parce qu'ils sont inextricablement mêlés ?
D'ailleurs, l'un peut-il exister sans l'autre ?

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Pour te donner une bonne image qui permet une bonne entrée en matière avant des calculs compliqués, mais necessaires, prends comme image une situation.
Tu es dans une machine qui peut aller à toutes les vitesses possibles, de pas grand chose jusqu'à la célérité.
Dans cet engin, tu as une fenêtre qui te permets de voir une cible éclairée sur ton chemin, comme une lumière assez ponctuelle que tu dépasseras pour l'expérience à des vitesses croissantes, mais dont on se concentrera sur sa vision en un court instant.
Au début, tu te déplaces lentement et,donc en un temps court, si tu imprimes une photo, la trainée de lumière est courte.
Tu vas de plus en plus vite, et comme effet croissant, sachant le temps d'exposition de l'image identique, la trainée va grandir jusqu'à atteidre une limite (pasque là il faudrait aussi tenir compte du déplacement de la lumièrer émise).
Ben dis-toi que cette effet d'extension de la trace lumineuse est représentative du fait que le temps semble s'étirer pour un objet voyageant vite par rapport à un autre fixe.
Sauf que l'effet n'est pas linéaire mais en 1/x²...
Bon, c'est pas terrible, mais j'ai pas trouvé mieux pour le moment !

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je pense avoir bien saisi la maniere dont le temps semble ralentir.
j'ai comme image un gars en mobylette qui se dirige vers le nord à 100 km/h. Si ce type devie un peu vers l'ouest(sous l'effet du vent) en conservant sa vitesse de 100 km/h, il parcourera moins de chemin vers le nord. on peut dire que sa deviation vers l'ouest s'est faite au detriment de sa progression vers le nord (à vitesse constante).
Ce n'est qu'une image, mais dans le cas de mon bonhomme sur sa mob c'est parce qu'il vire à gauche qu'il "ralentit".

Alors pour le temps, qu' est ce qui le fait ralentir?

Utilisez, si possible des mots simples et des idées accessibles à un enfant de 8 ans dans vos reponses. Je cherche vraiment à savoir le pourquoi et plus vraiment le comment?

Merci à vous tous.

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Bon, je ne sais pas si le gamin de 8 ans va comprendre mais on va d'abord partir de l'hypothese que la vitesse de la lumiere est la meme pour tout le monde (fixe ou mobile) et d'environ 300000km/s qu'on va appeler c.

Un observateur fixe voit un faisceau lumineux partir d'un point A à un point B.
Comme dirait Fernand Reynaud, la lumiere a mis un certain temps pour parcourir la distance AB et ce temps vaut T1 avec T1 = AB/c

Un observateur mobile lui se deplace dans la direction AB à une certaine vitesse dans une fusée avec un hublot.
Il voit le meme faisceau lumineux partir du meme point A vers le meme point B.
Ce temps est aussi egal à T2 = AB/c

Or, il s'est deplacé dans le sens du faisceau lumineux. Donc, par rapport à l'observateur fixe, il a mis moins de temps pour voir le faisceau lumineux arriver du point A au point B.

Or c ne bouge pas et AB non plus donc c'est bien que T2 n'est pas egal à T1 et donc, par rapport à l'observateur fixe, l'observateur mobile a percu le temps plus lentement.

Voilà.
Et bon courage pour le gamin de 8 ans.

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nanajûni: c'est clair, je dirais même limpide.
Merci bien, le "gamin" a compris.

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Pourquoi ?

Voici une explication que je trouve simple : parce que si ce n'était pas le cas, si le temps se déroulait de la même manière pour tout le monde, alors la vitesse de la lumière ne pourrait être la même pour tous les observateurs (par exemple si le conducteur d'un TGGGGV lancé à 100000 km/s allume les phares, l'observateur resté sur le quai mesurera pour les phares une vitesse de 400000 km/s et non 300000.)

Or la vitesse de la lumière _doit_ être la même.

Pourquoi ?

À cause du principe de relativité : tous les référentiels en mouvement uniforme les uns par rapport aux autres sont équivalents. C'est le cas du TGV par rapport au quai : on doit observer la même vitesse de la lumière dans le TGV et dans le quai.

C'est grâce à la dilatation du temps que ça reste effectivement le cas.

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quote:

on doit observer la même vitesse de la lumière dans le TGV et dans le quai.


Pourquoi ? Parce que la vitesse de la lumière apparait en électromagnétisme, et qu' on a posé pour principe que l' électromagnétisme, ainsi que le reste de la physique, marche de la même façon dans deux laboratoires inertiels (en mouvement à vitesse constante l' un par rapport à l' autre).

A+
--
Pascal.

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Non, on n'a pas posé pour principe que la vitesse de la lumiere est invariante suivant la vitesse à laquelle on se deplace.
Ca a été mesuré, car à l'epoque, on pensait qu'on avait le droit d'ajouter les vitesses comme dans la vie courante.

Des experiences ont été faite avec un faisceau qui se separe en 2, un dans le sens du deplacement et l'autre en sens inverse, puis le faisceau est recombiné et il s'averre qu'il n'y a pas de dephasage entre les deux demi faisceaux.
Le premier à avoir fait cette experience pensait qu'elle s'etait mal deroulée tellement le resultat l'a surpris.

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De plus, la Relativité, ce n'est pas que pour la vitesse de la lumière, mais toutes les vitesses. J'ai donné la vitesse de la lumière comme exemple, parce qu'elle est rapide...

Mais le principe de relativité de Galilée, il est un petit peu à la base de la physique. Par exemple, je me souviens quand j'étais tout petit, avoir vu une mouche posée sur l'échelle de mon père, qui dépassait de la voiture (on allait cueillir des cerises chez ma grand-mère, d'où l'échelle), puis s'envoler et aller dans le coffre. Et je m'étais demandé si la mouche avait fait du 10 km/h ou du 60+10 km/h. À l'époque, je ne savais pas répondre. Maintenant je sais : la mouche a fait du 10 km/h, mais par rapport à l'échelle (ou la voiture), qui est en mouvement uniforme (référentiel galiléen) par rapport à la route. Sans le princpipe de Relativité, c'est-à-dire s'il existait un référentiel absolu, la mouche aurait dû faire du 70 km/h pour atteindre le coffre.

Bref, dans un TGGGGV qui fait du 299792,457 km/s en mouvement uniforme (donc 1 m/s moins vite que la lumière...), les lois de la physique imposent que tout se passe comme s'il était immobile (car la notion d'immobilité est relative, il n'existe pas de référentiel absolu par rapport auquel mesurer l'immobilité, ma mouche peut en témoigner). Si je me regarde dans une glace située à 1 m devant moi (dans le train), et si les vitesses peuvent s'ajouter, alors la lumière va mettre 1 s à atteindre la glace (puisqu'elle fait du 299792458 m/s vers l'avant et que le train fait du 299792457 m/s). Du coup je ne verrai mon reflet qu'une seconde après. Alors que si le train est immobile, je vois mon reflet quasi-instantanément. Or c'est impossible, car "immobile" ou "avançant à 299792,457 km/s", c'est pareil.

Et pour que ça soit pareil (ce qui expliquerait par ailleurs l'observation de Michelson et Morley), il faut que les vitesses ne puissent pas s'additionner. Les calculs d'Einstein montrent que ça aboutit à la dilatation du temps et la contraction des longueurs (négligeables à des vitesses "humaines").

En tout cas c'est comme ça que j'ai compris...

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J'essaie un peu plus simple :

UN constat ; on remarque que la vitesse de la lumière est constante quelque soit la vitesse du référentiel (en clair ; quelque soit la vitesse de ton vaisseau : la lumière va à la meme vitesse de ta lampe de chevet spatial à ton oeil)

UNE mesure du temps : une pendule (un peu imaginaire) dont le balancier est un aller retour de lumiere entre 2 miroirs

UNE situation : un gars dans le vaisseau spatial juste à coté de la pendule et un gars à "l'arret" en dehors du vaisseau capable de voir la pendule


Le gars dans le vaisseau : "le temps s'écoule de tant parce que dans ma pendule, le faisceau lumineux a fait telle distance et tant d'allers retours"

Le gars au sol : "Nan Nan : il s'est écoulé bien plus longtemps parce que j'ai vu le "tictac" lumineux parcourir bien plus que ca ! (normal ; la lumière pour lui doit parcourir l'espace entre les 2 miroirs PLUS le mouvement du vaisseau)

OR, relire le constat du début !

DONC la mesure du temps n'est pas la même pour les 2 observateurs

DONC la mesure du temps est liée à la vitesse (celle-la meme qui fait que le gars en dehors du vaisseau voit un tic tac lumineux parcourir plus de trajet)


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Juste un bémol sur ce que disait Bruno Salque : à des vitesses relativistes (à partir de 1/10 de la vitesse de la lumière dans le vide) on ne peut plus ajouter les vitesses « comme ça ». Sinon pour aller plus vite il suffirait de considérer deux photos qui vont dans le sens inverse.
En fait à « basse vitesse » on peut additionner les vitesses parce que le terme qui diminue la vitesse dans le cas relativiste est négligeable dans les « classique ».
Par exemple si un bonhomme va à la vitesse v1 dans un sens et un autre à la vitesse v2 dans l'autre : en simplifiant la vitesse relative est (v1 + v2)/alpha avec alpha très proche de 1 dans le cas classique, et supérieur dans le cas relativiste.

Par contre je crois qu'il y a toujours le paradoxe des vitesses angulaires en relativité générale, que les spécialistes m'arrêtent si je me trompe.
La vitesse angulaire c'est la vitesse quand on tourne. Imaginez une roue de 1m de diamètre qui tourne à 10 tours par seconde. La distance parcourue par un point de la roue est de 10 x pi mètres par seconde. Si on prend une roue de 2m de diamètre : un point situé à 1m du centre va toujours à 10 x pi m/s, mais un point sur la roue va à 20 x pi m/s.
Imaginons qu'on fasse tourner la roue à une vitesse telle que le point à 1m aille à la vitesse de la lumière, le point sur la roue va donc deux fois plus vite que la lumière. Enfin selon le modèle, et si je me rappelle bien.

[Ce message a été modifié par Tom d'Orion (Édité le 16-02-2006).]

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Heu pour cette expérience ce n'est pas le moment angulaire ?
En gros pour un point A situé à l'extrémité de la roue qui 1 m de diam, est parcour 1/4 de tours (soit 90°) et un point B situé à 0,00001 m du centre, on trouve que les deux points ne parcourt pas le même chemin pour le même temps (Angle X le rayon). A a fait plus de chemin que B avec le même temps ! Donc B a eu un moment angulaire plus petit que le point A avec le même temps ! Si l'on effectue Plusieurs.tours, on verra distonctement le point A mais le point B formera un cercle uni !Pourquoi ? Je n'en sais rien. Selon certain théoricien (Laurent Nottale par ex) l'espace fractale du temps, des deux points, est différent.

jeanlg

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l'energie de la lumiere est differente de celle du temps,car le referent est different.PLUS ON SE RAPPROCHE DEE LA VITESSE LUMIERE PLUS LE REFERENT TEMPS PEU ETRE MODIfier.L'energie pour jouer sur le referent temps n'est pas encore applicable , il nous faut encore quelques années de labo pour le maitriser mais ca viens.D'ici une 15 aine d'année ce sera possible.si on ne peu depaser la vitesse lumiere ds la pratique,le jeu sur le facteur temps sera possible ds une certaine mesure,de ce fait se deplacer plus vite que la lumiere sera accessible.

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On connait l'age de l'univers : 13.7 milliards d'années avec une précision de 200 millions d'années.

D'après ce que j'ai comprit de la relativité, plus on s'approche de la vitesse de la lumière plus le temps "coule" lentement.

Ma question est : quel âge a l'univers pour un photon de lumière partit 500 000 ans après le Big-Bang et qui nous parvient actuellement ou plutôt quel temps pour lui s'est t-il écoulé depuis qu'il a été émit ?

Comment sont mesurés les 13.7 milliards d'années? Est-ce qu'il corresponde à une vitesse ? Ou est-ce que ça n'a rien avoir?

merci de vos réponses

[Ce message a été modifié par olivier18 (Édité le 04-03-2006).]

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Pour le photon de lumière, tout a 0 an.

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Et pour une particule partit toujours 500 000 ans après le Big-Bang à 299 000 km/s ?

Donc si je comprends bien 13.7 milliards d'annés correspondent à une vitesse nulle?

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Oui, l'âge de l'Univers (15 milliards d'années ou autre, selon ceux qui l'ont calculé), c'est pour les objets dont la vitesse est négligeable devant celle de la lumière, c'est-à-dire la plupart des constituants de l'Univers : galaxies, étoiles, nuages moléculaires, tout ça...

Pour un objet à 299000 km/s, le facteur de réduction du temps (ça doit s'appeler autrement, mais bon...) se calcule par la formule :
t' = t x racine_carré'(1 - v^2/c^2)

Ici, v = 299000 et c = 299792,458, donc le temps est contracté d'un facteur égal à 0,072662 si j'ai bien utilisé ma calculatrice. Donc si l'âge de l'Univers est de 13,6 milliards d'années, de telles particules n'ont que 989 millions d'années.

Pour les galaxies, les vitesse propres dépassent très rarement 1000 km/s. Avec 1000 km/s, le temps est contracté d'un facteur égal à 0,999994 et si l'Univers est âgé de 13,6 milliards d'années, une telle galaxie est âgée de 13,5999 milliards d'années. Pas étonnant que, lorsqu'on parle de l'âge de l'Univers, on néglige les effets de la contraction du temps : elle est largement négligeable pour la plupart des astres observés !

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