Physique chimie
Posté : jeu. 29 déc. 2016 21:16
Bonjour mon exercice de physique de la classe de terminal S
l’invariance de la vitesse de propagation de la lumière
dans le vide impose de reconsidérer nos notions
intuitives sur le temps. Un phénomène a-t-il la même
durée si on l'étudie dans deux référentiels différents ?
Imaginons l'expérience de pensée suivante : dans le
wagon d'un train, on a placé une enceinte où on a fait
le vide. Cette enceinte contient une source d'éclairs
lumineux placée au sol et un miroir placé à la verticale
de cette source, à une distance h.
Ce wagon passe devant la gare avec une vitesse v
constante.
Dans le wagon, un dispositif avec une horloge très
précise permet de mesurer la durée ?twagon de
propagation d'un éclair depuis son émission jusqu'à
son retour au point de départ.
Sur le quai de la gare, un autre dispositif avec une horloge tout aussi précise permet de
mesurer la durée ?tgare du trajet aller-retour du même éclair.
1) Expliquer la différence de trajectoire des éclairs des 2 figures.
2) On admet que la vitesse de propagation de la lumière dans le vide est la même
dans tous les référentiels galiléens.
Montrer que la durée ?tgare de l'aller-retour d'un éclair, mesurée par l'horloge de la
gare, est supérieure à la durée ?twagon du même aller-retour, enregistrée par
l'horloge du wagon.
3) On raisonne en se plaçant dans le référentiel du wagon. Exprimer h en fonction de
?twagon.
4) On raisonne maintenant en se plaçant dans le référentiel de la gare :
- exprimer la distance AA' en fonction de ?tgare et de v, puis les distances AM et
A'M en fonction de ?tgare et c ;
- exprimer les distances AM et A'M en fonction de h et de AA'.
5) En déduire que les durées mesurées dans le référentiel du wagon et dans le
référentiel de la gare sont liées par la relation :
?tgare=1/1-v2/c2twagon
6) Selon la théorie de la relativité du temps, on dit qu'il y a « dilatation des durées »
pour un objet en mouvement du point de vue d'un observateur immobile.
Expliquer comment cette expression s'applique à l'exemple précédent et en déduire
que le temps a un caractère relatif.
Merci d'avance pour votre aide
l’invariance de la vitesse de propagation de la lumière
dans le vide impose de reconsidérer nos notions
intuitives sur le temps. Un phénomène a-t-il la même
durée si on l'étudie dans deux référentiels différents ?
Imaginons l'expérience de pensée suivante : dans le
wagon d'un train, on a placé une enceinte où on a fait
le vide. Cette enceinte contient une source d'éclairs
lumineux placée au sol et un miroir placé à la verticale
de cette source, à une distance h.
Ce wagon passe devant la gare avec une vitesse v
constante.
Dans le wagon, un dispositif avec une horloge très
précise permet de mesurer la durée ?twagon de
propagation d'un éclair depuis son émission jusqu'à
son retour au point de départ.
Sur le quai de la gare, un autre dispositif avec une horloge tout aussi précise permet de
mesurer la durée ?tgare du trajet aller-retour du même éclair.
1) Expliquer la différence de trajectoire des éclairs des 2 figures.
2) On admet que la vitesse de propagation de la lumière dans le vide est la même
dans tous les référentiels galiléens.
Montrer que la durée ?tgare de l'aller-retour d'un éclair, mesurée par l'horloge de la
gare, est supérieure à la durée ?twagon du même aller-retour, enregistrée par
l'horloge du wagon.
3) On raisonne en se plaçant dans le référentiel du wagon. Exprimer h en fonction de
?twagon.
4) On raisonne maintenant en se plaçant dans le référentiel de la gare :
- exprimer la distance AA' en fonction de ?tgare et de v, puis les distances AM et
A'M en fonction de ?tgare et c ;
- exprimer les distances AM et A'M en fonction de h et de AA'.
5) En déduire que les durées mesurées dans le référentiel du wagon et dans le
référentiel de la gare sont liées par la relation :
?tgare=1/1-v2/c2twagon
6) Selon la théorie de la relativité du temps, on dit qu'il y a « dilatation des durées »
pour un objet en mouvement du point de vue d'un observateur immobile.
Expliquer comment cette expression s'applique à l'exemple précédent et en déduire
que le temps a un caractère relatif.
Merci d'avance pour votre aide