Relativité restreinte #7

[@mat3763]

Enfin une explication simple, claire et concise de l’exemple des muons 👍

[@mastermp8366]

Bravo pour l'enthousiasme et la maîtrise du sujet 👍

[@kalor1313]

merci pour votre cours et pour votre humour belle facon d enseigner

[@comedesconhar2142]

Bonjour, en 1:44:10, on dit que "gamma = 1 donc v = 0", d'accord, puis que " l'on retrouve la TRF de Galilée": Vu que v=0, il n'y a plus l'objet "v", donc toute TFR possible se résume à l'identité pour X et T, situation où Einstein serre la main de Newton, "v" étant en fait le seul paramètre cause de tous nos soucis...

[@zprmscorner1769]

Bonjour, une question sur la notion de référentiel qui me revient en repensant à un de vos cours d'électromagnétisme, où vous cherchiez à expliquer qualitivement qu'un champ magnétique pouvait être vu comme un champ électrique en changeant de référentiel, en considérant un bobine et un électron en déplacement par rapport à la bobine, et voyant que dans son référentiel l'électron est fixe (donc pas de courant), l'électron donc devait voir un champ électrique pour être mis en mouvement. (si je me souviens bien de l'explication). Mais si on se place dans le référentiel de l'électron, comment celui-ci peut-il se mettre en mouvement par rapport à lui-même ? Au-delà du pinaillage sémantique, ma question est en fait : localement, par raport à quoi l'électron voit-il son mouvement changer ? Par rapport au champ ? Dans le cadre de la relativité générale, on contourne le problème en disant que les corps ne changent pas de mouvement, mais que c'est l'espace-temps qui est déformé par la présence des corps. Pourrait-on avoir le même type d'analyse pour les autres types d'interaction ? Si la question de l'action à distance était problématique dans le cas de la gravité, quant bien même on pouvait introduire la notion de champ de gravité, pourquoi n'est-elle pas aussi problématique pour le champ électro-magnétique par exemple ? Désolé si ces questions sortent du cadre de ce cours, c'est dur de ne plus être étudiant et d'avoir des profs à qui poser ses questions.

[@abdelhakeimahmed8321]

Bonjour Monsieur Parizot, Merci pour ces cours magnifiques, il y a quelques-chose que je n’arrive toujours pas à comprendre : vous avez parlé de « sur-référentiel » et de « sur-temps », entendez-vous par-là « les courbes paramétrées » que l’on utilise en mécanique newtonienne ? qui ne seraient pas « naturelles » car ne s’écrivant pas parfaitement dans un espace-temps comme c’est le cas en relativité ? J’ai une deuxième question : est-ce que l’on peut toujours garder la même notion de champ que l’on construit avec « la particule témoin ou test pouvant se trouver partout » ? il ne semble pas qu’il y ait de contradiction apparente mais : le champ s’établirait, me semble-t-il, avec une vitesse inférieure ou égale à celle de la lumière, donc j’ai l’impression qu’il pourrait y avoir contradiction quand même si une particule se trouve très très loin de la source de champ (dans son référentiel)... Enfin je ne sais pas comment formuler ma question plus clairement puisque je ne suis pas sûr qu’il y ait un problème en particulier. Je vous remercie par avance

[@EtienneParizot]

Bonjour. Je ne sais plus à quel moment ni dans quel contexte j'ai parlé de sur-référentiel. Je pourrai peut-être commenter davantage si vous m'indiquez le moment précis dans la vidéo. Mais il est possible que j'évoquais ce que pourrait être un point de vue extérieur sur l'espace-temps et sur les lignes d'univers - auquel cas l'idée d'une courbe paramétrée, à l'aide d'un paramètre extérieur, pourrait être pertinente. En ce qui concerne votre deuxième question, oui, la notion de champ est tout à fait adaptée à la Relativité. En fait, l'abandon de l'idée d'un temps absolu la rend même nécessaire, comme je le montrerai dans un prochain cours. Vous avez raison, la modification du champ (en réponse à une modification des sources) ne peut se propager à travers l'espace-temps à une vitesse supérieure à c. Mais cela ne pose pas de problème. La situation que vous envisagez, avec une particule se trouvant très loin de la source du champ (donc située dans « l'ailleurs » de l'événement de modification du champ), ne présente pas de difficulté : cette particule ne pourra être affectée (c'est-à-dire voir la modification du champ) qu'au moment où sa ligne d'univers entrera dans le cône futur issu de l'événement en question. Jusqu'à cet moment, le champ qu'elle voit est celui créé par la configuration antérieure de la source. Cela répond-il à votre question ?

[@abdelhakeimahmed8321]

@@EtienneParizot Merci infiniment pour votre réponse. Cela répond bien à ma question. Vous avez évoqué « sur-référentiel » à environ 29:25 (kzbin.info/www/bejne/fJqpimxrpMmmg6s) et « sur-temps » à environ 30:05.

[@sylvainw5319]

Bonjour, dans un univers bloc où tous les évènements sont donnés j’ai du mal à imaginer comment parler de dynamique ou d’événement qui s’influencent. On a plus l’image de quelque chose de statique avec des régularités comme celles qu’on trouverait dans une miche de pain...

[@EtienneParizot]

Bonjour. Oui, en effet. Dans le cours précédent (numéro 6), j'ai explicité davantage cette problématique en discutant la notion de causalité en termes de corrélations entre différentes régions de l'espace temps. Les lois de la Physique, de toute façon, ne sont jamais rien d'autres que l'expression de corrélations entre événements, qui indiquent comment telle situation est toujours suivie de telle autre, etc. Que l'on perçoive (mystérieusement !) les événements de manière séquentielle ou non, le fait est que, dans l'espace-temps (donné d'un bloc), telle situation dans une certaine région n'est jamais présente sans que telle autre situation soit présente dans la région adjacente (de l'espace-temps), du côté du « futur » (ou du passé, d'ailleurs, si la Physique est effectivement réversible !) - ce qui n'est pas le cas du côté de « l'ailleurs ». Voilà pourquoi on peut parler de dynamique, même sans s'appuyer sur ce que nous appelons de façon assez imprécise "l'écoulement du temps".

[@sylvainw5319]

Une ligne d’univers est « implémentée » par des phénomènes physique qui sont liés entre eux de façons causal et forme une sorte de continuum le long de leur temps propre. Mais la propagation de la lumière, elle, ne serait pas un phénomène causal l’ensemble des points de sa trajectoire sont à un intervalle d’espace temps nul les un des autres. Est ce qu’on peut dire que la propagation d’une onde électromagnétique est physiquement de nature différente que la propagation d’un autre signal ?

[@EtienneParizot]

​@@sylvainw5319 Certes, les événements situés sur un même cône de lumière sont séparés par un "intervalle d'espace-temps" nul. Mais il ne faut pas en conclure qu'ils sont en quelque sorte un seul et même événement. La métrique de Lorentz est une pseudo-métrique, et la notion intuitive de distance ne peut donc pas s'appliquer pleinement. Mais je ne comprends pas votre dernière phrase. Une onde électromagnétique est bien sûr de nature différente d'un autre type d'onde. Mais que voulez-vous dire ? Une onde sonore se propageant dans l'eau est également de nature différente d'une onde (comme des vagues) se propageant à sa surface, ou d'une onde lumineuse se propageant dans ce milieu d'indice n ≠ 1…

[@sylvainw5319]

Etienne Parizot merci pour votre réponse ce que je voulais dire c’est que l’onde électromagnétique dans le vide se « déplace » sur le cône de lumière. Vu la structure de l’espace de Minkowski il me semble qu’on ne peut pas vraiment considérer cela comme un déplacement classique d’un corp ou d’un signal à l’intérieur du cône de lumière. En fait je m’interroge sur la signification physique du fait de pouvoir ou non attribuer un temps propre à un phénomène.

[@MrBlabloo]

Bonjour, je ne sais pas si vous pourrez répondre à ma question, surtout dans un commentaire youtube mais essayons : Imaginons qu'on tienne un baton assez long pour effleurer la surface de la lune. Que se passe-t-il si je donne un à-coup au baton ? Une onde mécanique va se propager à une vitesse V. Maintenant que se passe-t-il si je "pousse" sur le baton en me deplacant à une vitesse très proche de la vitesse V ? Je vais suivre l'onde de compression de près et comprimer le baton jusqu'à ce qu'il ne fasse plus qu'un kilomètre à condition d'aller à une vitesse suffisante ? Avec quelle force dois-je alors pousser ? Que se passe-t-il si je pousse plus vite que la vitesse V ? Sinon, hâte de voir la suite de ce cours, bien que dans les circonstances actuelles, je doute qu'il soit maintenu dans les prochaines semaines..

[@EtienneParizot]

Bonjour. Je ne suis pas sûr de comprendre. Si vous poussez le bâton, en effet, une onde va se propager en son sein, grosso modo à la vitesse du son. Mais pourquoi l'ensemble de la matière finirait-elle comprimée dans un bâton d'une longueur de 1 km ? Quelle différence y a-t-il, dans votre expérience de pensée, entre un bâton qui ferait un mètre de long ou 400 000 km de long ? Ce qu'il advient du bâton - la manière dont il réagit à la poussée que vous imposez à une extrémité, dépend des forces de cohésions internes (les liens entre ses constituants). Vous pouvez le déformer élastiquement et constater finalement, après propagation de "l'onde de déplacement", qu'il s'est déplacé "en bloc" sur toute sa longueur, sans déformation (après amortissement des ondes internes). Ou bien le faire reculer, mais avec le bout que vous avez poussé qui se retrouve écrasé (sous la violence du choc, par exemple), voir "liquéfié", pourquoi pas - réduit en bouillie. Tout dépend de la cohésion du matériau et du type d'impact. Mais quel rapport voyez-vous avec la Relativité ? Et je ne comprends pas non plus votre question "avec quelle force dois-je pousser ?" Je serais tenté de répondre : avec la force que vous voulez ;-) Il s'ensuivra ce qu'il s'ensuivra. Ou bien vouliez-vous vraiment comprimer tout le bâton, d'une longueur de 400 000 km, en un bâton de longueur 1 km ? Là encore, tout dépend du matériau du bâton, mais je pense pouvoir affirmer que vous n'y arriverez pas : il se volatilisera bien avant (sous l'effet de l'échauffement associé à la dissipation d'énergie que vous aurez à apporter). Enfin, pour votre dernière question : si vous poussez une extrémité de telle sorte que sa vitesse soit supérieure à la vitesse du son dans le bâton, eh bien… vous allez passer le mur du son ! Il va en résulter une onde de choc, et c'est justement là que vous allez "exploser" le bâton, et d'abord briser ses liaisons internes. Mais je ne sais si cela répond à votre interrogation, car je ne suis pas sûr de l'avoir comprise.

[@MrBlabloo]

@@EtienneParizot Dans notre vie courante, nous avons l'impression que nous "poussons" les objets d'un seul bloc (tous les points en même temps) du fait de leur petite taille. C'est à dire que si nous poussons le bâton et qu'il est contre un obstacle, nous avons l'impression d'avoir l'information qu'il y a un obstacle à l'autre bout instantanément via la réaction de celui-ci. Tandis que s'il n'y a pas d'obstacle, il n'y a pas de réaction. On pourrait alors se dire intuitivement que si l'on avait un bâton assez long pour toucher la lune, on pourrait avoir l'information de sa présence ou non instantanément en poussant le bâton et en regardant s'il y a une réaction ou non (d'où le lien avec la relativité). En réalité il y a un temps de réaction dû à la propagation de l'onde, il faut qu'elle atteigne la lune et qu'elle revienne pour avoir la réaction. Jusqu'ici pas de problème, on résout le problème de l'instantanéité. Prenons à présent un problème simple : le bâton est appuyé contre la lune et je le pousse sur une longueur d'un mètre puis je m'arrête, si je lâche l'extrémité, va-t-elle revenir en position initiale ? Cela revient à demander : y a-t-il des contraintes résiduelle derrière l'onde après son passage ? Je pense que non, et que le bâton ne reviendra en position initiale qu'une fois que l'onde se sera réfléchie et sera revenue à l'extrémité initiale. Cela implique (je pense) qu'il ne faut pas fournir plus de force pour comprimer le bâton lorsqu'il a sa dimension initiale que lorsqu'il a déjà été comprimé. De ce fait, on peut le comprimer continument en exerçant une force constante (dépendant du matériau comme vous le dîtes). Cela est simplement différent des règles habituelles de Résistance des Matériaux (contrainte proportionnelle à la déformation). Je voulais avoir votre avis sur ma solution. Mais si à présent je pousse sur le bâton à une vitesse proche de la vitesse de l'onde dans ce milieu, je "suis" l'onde et donc je n'ai pas encore ressenti la réaction de la lune (l'onde ne s'est pas encore réfléchie). Je peux comprimer ainsi le bâton avec une force constante (modérée) jusqu'à ce qu'il mesure 1 km par exemple si ma vitesse me permet de le comprimer à ce point avant que l'onde réfléchie ne me parvienne (je subirait à ce moment là toutes les compressions précédentes). Il n'y a toujours pas de problème je voulais simplement savoir si vous me comprenez. A présent, si je pousse l'extrémité du bâton à une vitesse supérieure à la vitesse de l'onde de compression, vous parlez d'onde de choc (qui se propage dans le milieu et derrière la perturbation qui comprime) or ici l'onde ne peut pas se propager derrière puisque je pousse l'extrémité du milieu, il n'y a donc plus de milieu derrière moi (il n'y a plus de bâton puisque je pousse l'extrémité de celui-ci). Sur ce problème ci je n'ai pas d'explication. Voilà, merci pour votre réponse, bien que la question ne soit pas d'une grande importance, elle est simplement issue d'une curiosité débordante.

[@EtienneParizot]

​@@MrBlabloo Bonjour. Ah, je vois. C'est un problème intéressant ;-) Je ne suis pas expert en résistance des matériaux (loin s'en faut !), mais je suis d'accord avec votre description. C'est également ainsi que je me représente les choses : tant qu'il n'y a aucune possibilité que l'information relative à la présence ou non de la Lune au bout de votre bâton, le fait qu'elle y soit ou qu'elle n'y soit pas ne doit rien changer. Mais j'attire votre attention sur un aspect que vous ne semblez pas prendre en compte : vous parlez de la force exercée, mais vous ne parlez pas de l'énergie. Or pour mettre en mouvement la partie du bâton que vous déplacez effectivement, il vous faut lui communiquer l'énergie cinétique correspondante : 1/2 m v^2, avec une masse concernée de plus en plus grande - grosso modo la masse se trouvant en arrière du front de l'onde de déplacement. Cette masse croît très rapidement ! Si vous faites un bilan d'énergie, vous verrez que l'énergie cinétique acquise par le bâton (la partie qui se déplace) ne peut excéder le travail de votre force : F x d (où d est la distance de déplacement). Vous verrez alors qu'en réalité vous ne pouvez pas parler d'une force constante modérée. Imaginez que, finalement, il n'y ait pas la Lune au bout du bâton de 400 000 km de longueur (donc aucune résistance au déplacement en bout de chaîne). Si vous voulez déplacer le bâton à la vitesse des ondes en son sein, disons par exemple 4 km/s, il va vous falloir une énergie colossale. Et cette énergie sera initialement communiquée à une petite partie du bâton seulement. Nul doute qu'il se désintégrera très vite ! En ce qui concerne la fin de votre commentaire, je ne suis pas tout à fait sûr de comprendre ce qui vous gêne, mais peut-être que l'observation suivante répondra à votre interrogation : lorsqu'un corps passe le mur du son, l'onde de choc qui se forme en avant du corps, et lorsqu'un piston est poussé dans un cylindre contenant du gaz à une vitesse supersonique, il en est de même, et l'onde de choc se déplace en avant, plus vite que le piston lui-même…

[@MrBlabloo]

@@EtienneParizot Merci pour votre réponse. Mon intuition de la "force constante" provient du fait que je pense que, une fois l'onde passée en un point, les atomes reprennent leur écartement initial. Ainsi, du point de vue de celui qui pousse, rien n'a changé par rapport à sa première poussée, il peut répeter l'expérience de façon similaire. Je comprends votre raisonnement du point de vue énergétique, la masse m deplacée augmente. Mais n'augmente-t-elle pas proportionellement à d ? (Lorsque d=LongueurTotaleDuBaton, alors m=MasseTotaleDuBaton) Et donc F est constante non ? En ce qui concerne les ondes de chocs pour un objet à vitesse supersonique dans un mileu ambiant (air), elles ne se propagent pas à la vitesse de l'objet en formant un cône de Mach ? Pour ce qui est du piston supersonique je suis d'accord que la situation est similaire. Je dois pouvoir trouver un éclaircissement sur le net pour ne pas vous déranger plus longtemps. Merci beaucoup pour vos réponses ! La suite des cours de relativité restreinte et de physique quantique seront-ils diffusé ? (À cause du Coronavirus)

[@AMieuxYRegarder]

J’adore votre approche pédagogique. Cette manière de présenter la relativité est vraiment élégante. J’ai une question concernant Alice et Bob : que se passe t’il si ils veulent se téléphoner ? Les signaux se propageant à c, leurs événements peuvent être reliés... mais pourraient ils échanger? Pour que cela soit possible, ils faudrait bien qu’ils partagent des « durées compatibles »... Merci d’avance

[@EtienneParizot]

Bonjour. Je ne comprends pas bien votre question. Qu'entendez-vous par « durées compatibles » ? Pourquoi Alice et Bob ne pourraient-ils pas échanger ? Le fait qu'il y ait un délai de transmission n'empêche pas de se parler. On le fait tous les jours. Pouvez-vous préciser votre question ?

[@AMieuxYRegarder]

Si on se place dans le cas du « paradoxe des jumeaux », et que alice veut téléphoner à bob. Tant que bob ne change pas de direction, la situation est totalement symétrique. Si l’un des deux veut avoir une conversation avec l’autre par téléphone, j’ai du mal à comprendre que le problème se résume à un délai de transmission. Il devrait au moins il y avoir un effet Doppler (qui pourrait être très important et allonger démesurément les propos de chacun). Suis je plus clair, ou bien ma question n’a pas de sens? En tout cas, merci d’avoir pris le temps de me répondre.

[@EtienneParizot]

​@@AMieuxYRegarder Bonjour. En effet, Alice et Bob recevront tous deux les signaux émis par l'autre à une fréquence différente de la fréquence d'émission, en raison de l'effet Doppler. Mais en quoi cela est-il un problème ? Je suis désolé, je ne parviens pas à saisir ce qui vous gêne, et donc à y répondre.

[@AMieuxYRegarder]

Je vais tenter d'exprimer mon problème un peu différemment : si Alice et Bob avaient une camera, et que chacun pouvait filmer l'autre de son propre point de vue. Ils décident chacun de démarrer leur camera juste avant de se quitter et de l’arrêter au bout de 1 mois de leurs temps propre. Que voit on sur les deux films?

[@EtienneParizot]

@@AMieuxYRegarder Chacun voit l'autre au ralenti, et la lumière reçue est décalée vers les fréquences plus petites (longueurs d'ondes plus élevées).

[@kalor1313]

Difficile de comprendre la contraction des longueurs

[@younesbenkacem6156]

Bonjour Mr Parizot, Si la relativité restreinte stipule que tout les événements ont tous le même état de réalité (l'univers bloc). Par ailleurs, l'univers est en expansion ça veut dire que certain région de l'espace temps n'existe toujours pas, et par conséquent ne peuvent pas être représenter sur le diagramme. Merci d'avance pour votre retour,

[@svipp8073]

Bonjour, J'avais arrêté maths et physique à bac+2 (validé) et j'ai eu envie de m'y repencher dessus récemment, sans trop savoir par où commencer. J'ai été ravi de trouver vos vidéos sur internet. Auriez-vous un conseil à me donner pour bien revoir les bases, par quelle vidéo je pourrais commencer ? Ou peut-être une ressource internet qui vous semble la plus adaptée dans mon cas? Merci pour le partage en tout cas!

[@EtienneParizot]

Hmm, je ne sais pas trop quoi vous recommander. Peut-être que mes playlists correspondant à la prépa CAPES ("master MEEF") sous seront accessibles. Elles balayent un peu l'ensemble de la Physique classique au niveau Licence. Mais du coup, elles le font de façon un peu succincte, car il s'agit en principe de révisions (mais en pratique, à vrai dire, pas mal d'étudiants découvrent certaines notions pour la première fois, notamment ceux qui ont suivi un parcours de chimie, ce qui fait que je reprends essentiellement les base).

[@svipp8073]

@@EtienneParizot ça me semble très bien je vais essayer ça, merci!

[@cicisse3923]

Bonjour; je suis votre cours de relativité restreinte ainsi que votre cours de physique quantique( en "candidat libre", je ne suis pas étudiant mais juste très intéressé par la physique). donnez vous également des cours de relativité générale? et si oui comptez vous les mettre en vidéos comme les autres?

[@EtienneParizot]

Bonjour. Non, je ne donne pas actuellement de cours de Relativité Générale. Mais j'ai projet de faire une série de vidéo sur ce thème très important, lorsque j'en aurai le temps.

[@Bruno-B]

En attendant qu'Étienne s'y mette, il y a ceux de Richard Taillet : le premier est ici kzbin.info/www/bejne/sKO7YaWKlNagrqc et la suite sur son podcast (l'adresse est dans la description de la vidéo). Par contre, bon courage, parce qu'il faut un peu plus s'accrocher aux branches que pour la RR !

[@mastermp8366]

Les exercices si t importants pour voir le réel niveau de compréhension

[@AtheosAtheos]

😄 À 1:03:00 on rigole un peu ça fait du bien ^^

[@EtienneParizot]

LOL. Désolé pour l'hésitation. J'étais parti sur le mauvais axe, comme si le référentiel R' parcourait la distance L0, ce qui n'a aucun sens. C'est la toute première expression, L0 = v Delta t, qui est complètement absurde. Pas étonnant qu'il ne soit pas possible d'en déduire l'expression pour L… Bon, bref. Mieux vaut en rire, en effet ! 😄

[@AtheosAtheos]

@@EtienneParizot Ce sont des choses qui arrivent et qui ne remettent pas en cause tes compétences sur le fond et ta pédagogie que les abonnés qui te connaissent apprécient.