Relativité

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Université de Haute Alsace
Faculté des Sciences et Techniques
Licence Sciences et Technologies
PHYSIQUE ET CHIMIE,
parcours
Sciences Physiques
L1-S1
Introduction aux Concepts de la Physique
N°3 Relativité
Dominique Bolmont

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RELATIVITE
“The most beautiful thing we can experience is
the
mysterious. It is the source of all true art and
science.
Those to whom this emotion is a stranger, . . .
are as good as dead; their eyes are closed.”
Albert Einstein
"Do not take the lecture too seriously . . . just relax and enjoy
it. I am going to tell you what nature behaves like. If you will
simply admit that maybe she does behave like this, you will
find her a delightful, entrancing thing. Do not keep saying to
yourself "But how can it be like that?" because you will
get...into a blind alley from which nobody has yet escaped.
Nobody knows how it can be like that.”Richard Feynman

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““No doubt about it Eddington, we’ve
mathematically expressed the purpose
of the universe.
Le ou les principes attachés à la Relativité sont de nature essentiellement Physique, bien que déclinés
avec un puissant attirail mathématique. En l’occurrence l’ensemble du contenu de l’Univers détermine la
forme et la portée de ces principes.

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Jim Muth
Introduction
Qu’y-a-il de relatif dans la théorie de la Relativité?
les mouvements
l’espace et le temps
Quels sont les principes de la Relativité ?
Que deviennent le temps et les distances dans des référentiels mobiles
en translation uniforme ou en accélération ?
Que devient la notion de simultanéité ?
Quelles sont les propriétés de la vitesse de la lumière ?
Que devient la notion de masse ?
A.Einstein a publié deux théories importantes concernant la relativité
en 1905 la théorie de la Relativité Restreinte (Special Relativity)
en 1915 la théorie de la Relativité Générale
Comment se manifestent les conséquences de la Relativité
dans la vie de tous les jours,
dans les différents secteurs de la technologie
dans les différents domaines scientifiques ? “You must unlearn
what you have learned”

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Invariance et covariance
Soit un référentiel espace-temps K (Oxyz;t), supposons que nous
procédions à un changement fixe d’origine d’espace et de temps
(zéro de l’horloge), et de directions des axes. Ceci définit un
nouveau référentiel K’ (O’x’y’z’;t’) immobile par rapport à l’autre.
Mathématiquement l’opération de transformation a consisté en une
translation et rotation d’espace, une translation des temps.
Lors de ce passage d’un référentiel à l’autre les grandeurs scalaires
sont restées invariantes : masse, charge, ... un mobile d’énergie
1/2mv2possède la même énergie cinétique dans ce nouveau
repère ...
Si l’on mesure les vitesses et autres grandeurs vectorielles,on
trouve que les résultats de mesure des composantes sur x’, y’, z’, t’
ne sont pas identiques à celles obtenues sur x,y,z,t; elles ont
varié avec le système d’axe. Connaissant ces valeurs dans un
repère on peut passer aux valeurs dans l’autre repère : il s’agit de
la covariance (avec les coordonnées), ici pour les expressions
vectorielles.
Ces notions peuvent être généralisées aux transformations vers
des repères mobiles.
Les lois de conservation ont une importance extrême pour toute la
physique ; elles sont liées aux symétries de l’espace-temps.
K
K’