Introduction aux idées qui ont permis à Einstein de proposer la relativité restreinte

1. Introduction à la relativité restreinte
Sur les traces d'Albert Einstein...

2. Les lois de la mécaniques
● S'expriment dans des
référentiels galiléens
● Sont invariantes par
changement de référentiel
galiléens

3. Référentiels en translation
rectiligne uniforme
Lors d'un changement de référentiel :
● Les vitesses se combinent
mais
● Les longueurs sont invariantes
● Les forces et les variations de
vitesses sont invariantes
→ lois de la méca invariantes
● Il existe une infinité de référentiels galiléens
tous en translation rectiligne uniforme les uns
par rapport aux autres
● Tous ces référentiels sont équivalents

4. Le son
Se propage à 340 m·s‒1
par rapport à l'air dans
lequel il se propage
60 m/s
S S
280 m/s 400 m/s
340 m/s
S voit le son partir à 340 m/s
dans toutes les directions
O
O voit le son partir à différentes
Vitesse selon la direction

5. La lumiere ?
L'électromagnétisme de Maxwell
Support théorique très robuste pour décrire les phénomènes électromagnétiques

6. 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 ?

7. 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
Hypothèse 2 : non l'éther n'est pas emporté
Conséquence : il existe des référentiels
v plus absolus que les autres
S
c - v c + v
v
S
c c
O
O voit la lumière partir à différentes
vitesse selon la direction
O
O voit la lumière partir à c dans
Se verrait (sur les étoiles doubles par exemple) toutes les directions
Non vérifié expérimentalement
→ mais S voit la lumière frapper un mur avant l'autre
→ S peut savoir qu'il n'est pas dans LE référentiel absolu

8. 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

9. 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 ?

10. 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 ?