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 ?