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M3P2
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ce47ea0b
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ce47ea0b
authored
Jun 24, 2025
by
Claude Meny
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...work-of-special-relativity-2/20.overview/cheatsheet.fr.md
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12.temporary_ins/44.relativity/20.n2/20.special-relativity/10.framework-of-special-relativity-2/20.overview/cheatsheet.fr.md
View file @
ce47ea0b
...
@@ -51,63 +51,70 @@ lessons:
...
@@ -51,63 +51,70 @@ lessons:
<br>
<br>
RÉSUMÉ
RÉSUMÉ
:
: ---
**Attention**
: à adapter pour ce niveau n2 (cela vient de n3),
en refonte totale en surrpimant la notion de référentiel pour la
*Corps*
:
remplacer par celle d'observateur
Tout être, tout objet matériel localisé dans l'espace-temps,
*Cadre de la relativité restreinte*
:
*Observateur*
:
__La scène :__
\-
Corps localisé dans percevant l'espace et le temps, discernant les 4 directions de
Un espace-temps minskovskien,
l'espace-temps (3 spatiales et une temporelle), et percevant d'autres corps dans
$
`\Longrightarrow`
$ un invariant : l'intervalle $
`s_{AB}`
$ (équivalent à une distance spatio-temporelle) entre deux évènements $
`A`
$ et $
`B`
$.
l'espace et le temps.
$
`\Longrightarrow`
$ il existe des systèmes de coordonnées de Minkovsky $
`(O,x,y,z,t)`
$ tels que
\-
Il peut mesurer des durées $
`\Delta t`
$ et des longueurs $
`\Delta l`
$ à l'aide
par définition $
`s_{AB}=\big[c^2(t_B-t_A)^2-(x_B-x_A)^2-(y_B-y_A)^2`
$
d'une horloge et d'une règle, immobiles par rapport à lui le temps de la mesure.
$
`\,-\,(z_B-z_A)^2\big]^{1/2}`
$
\-
Il repère la position de corps dans l'espace-temps en choisissant une origine de
__Les acteurs :__
l'espace-temps et des coordonnées $
`(x,y,z,t)`
$.
\-
Des évènements repérés par leurs coordonnées spatio-temporelles $
`(x,y,z,t)`
$,
*Autres corps dans l'espace-temps*
:
\-
Des corps matériels localisés, dont les mouvements sont caractérisés par leurs lignes d'univers.
\-
immobiles ou en mouvements par rapport à un observateur
\-
et repérés par leurs coordonnées spatio-temporelles $
`(x,y,z,t)`
$.
*conséquence*
:
*Évènement*
: position dans l'espace-temps d'un corps, d'une interaction ou d'une
$
`\Delta x^2-\Delta y^2-\Delta z^2\le c^2\Delta t^2`
$
coïncidence spatio-temporelle entre deux ou plusieurs corps.
$
`\Longrightarrow`
$ c est une vitesse limite infranchissable :
*Espace-temps minkovskien*
:
c est une constante fondamentale de la nature.
$
`\Longleftrightarrow`
$ il existe des systèmes de coordonnées rectilignes spatio-temporels
$
`(O,x,y,z,t)`
$ appelées minkovskiennes, tels que, pour tout couple d'évènements
*Écriture d'un référentiel $`\mathscr{R}`$*
:
$
`A`
$ et $
`B`
$, le résultat de la mesure
$
`\mathscr{R}(O,x,y,z,t)`
$ où $
`(O,x,y,z)`
$ est un système de coordonnées de Minkovsky, immobile dans $
`\mathscr{R}`
$
$
`s_{AB}=\sqrt{-x_B-x_A)^2-(y_B-y_A)^2-(z_B-z_A)^2+c^2(t_B-t_A)^2}`
$ avec c une
constante fondamentale de l'espace-temps ayant la dimension d'une vitesse, est le
*Référentiel galiléen ou d'inertie*
:
même pour tout observateur.
$
`\Longleftrightarrow`
$ un corps isolé est immobile ou animé d'un mouvement rectiligne uniforme, soit (équivalent)
*Perception de l'espace et du temps par un observateur*
dont la ligne d'univers représentée dans un système d'axe de Minkovski est une droite.
\-
L'observateur vit l'instant présent d'un temps fléché du passé vers le futur.
\-
À chaque instant $
`t`
$, l'observateur perçoit un espace euclidien :
*Lois de transformation de Lorentz*
:
il existe des systèmes de coordonnées spatiales $
`(O,x,y,z)`
$ appelées cartésiennes
Soient un référentiel galiléen $
`\mathscr{R}(O,x,y,z,t)`
$ et un référentiel $
`\mathscr{R}(O',x',y',z',t')'`
$
tels que, pour tout couple de points $
`C`
$ et $
`D`
$, le résultat de la mesure
en translation rectiligne selon $
`Ox`
$ et uniforme à la vitesse $
`V`
$ par rapport à $
`\mathscr{R}`
$.
$
`l_{CD}=\sqrt{x_D-x_C)^2+(y_D-y_C)^2+(z_D-z_C)^2`
$ est le même pour tout autre
observateur immobile par rapport au premier et au même instant.
Si l'on prend pour $
`\mathscr{R}`
$ et $
`\mathscr{R}'`
$ :
*Ligne d'univers d'un corps*
:
\-
une même origine des temps et même unité de mesure des temps $
`\Longrightarrow\;t=t'`
$
\-
ensemble des positions $
`(x,y,z,t)`
$ de l'espace-temps occupées par le corps.
\-
une même origine de l'espace à $
`t=t'=0`
$
\-
équation de la ligne d'univers : fonction $
`f(x,y,z,t)`
$ des coordonnées
$
`\quad\Longrightarrow\;O(t=0)=O'(t=0)`
$.
spatio-temporelles d'une ligne d'univers telle que $
`f(x,y,z,t)=0`
$.
\-
une même unité de mesure des longueurs.
*Observateur inertiel*
:
\-
systèmes de coordonnées cartésiennes vérifient
$
`\Longleftrightarrow`
$ un corps soumis à aucune interaction est observé immobile
$
`O'x'\parallel Ox\;,\,O'y'\parallel Oy\;,\,O'z'\parallel Oz`
$
ou se déplaçant selon une ligne d'univers rectiligne.
<br>
*D'observateur inertiel à observateur inertiel*
,
Alors pour tout corps de position $
`(x,y,z)`
$ et de vitesse
en translation rectiligne l'un par rapport à l'autre à la vitesse constante $
`V`
$
$
`(\mathscr{v}_x,\mathscr{v}_y,\mathscr{v}_z)`
$
selon une direction fixe $
`\Delta`
$ :
à tout instant $
`t`
$ dans $
`\mathscr{R}`
$ :
\-
$
`\Gamma = \defrac{1}{\sqrt{1-v^2/c^2}}`
$ est le facteur de Lorentz.
__Transformation des positions__:
Chaque observateur observe pour les corps en mouvement une même :
$
`t'=\dfrac{t\,-\,dfrac{V}{c^2}x}{\sqrt{1-\dfrac{V^2}{c^2}}`
$
\-
contraction des longueurs dans la direction parallèle à $
`\overrightarrow{V}`
$
$
`x'=\dfrac{x\,-\,dfrac{V^2}{c}t}{\sqrt{1-\dfrac{V^2}{c^2}}\;,\,y'=y\;,\;z'=z`
$
d'un rapport $
`\Gamma`
$.
<!------------
\-
conservation des longueurs dans la direction perpendiculaire à $
`\overrightarrow{V}`
$.
avec :
\-
dilatation des durées dans la direction parallèle à $
`\overrightarrow{V}`
$
$
`\gamma=(1-V^2/c^2)`
$ facteur de Lorentz (dilatation du temps, contraction des longueurs)
d'un rapport $
`\Gamma`
$.
$
`\beta=V/c`
$ vitesse normalisée à la vitesse $
`c=1`
$
*Propriétés d'un espace-temps euclidien*
__Transformation des vitesses__:
Pour les grandeurs géométriques et cinématiques :
$
`\mathscr{v}_x'=\dfrac{\mathscr{v}_x - \beta c}{1-\beta \mathscr{v}_x/c}`
$
\-
relativité des longueurs $
`\Delta l`
$
$
`\;,\;\mathscr{v}_y'=\dfrac{\mathscr{v}_y}{\gamma\,(1-\beta \mathscr{v}_x/c})`
$
\-
relativité des durées $
`\Delta t`
$
$
`\;,\;\mathscr{v}_z'=\dfrac{\mathscr{v}_z}{\gamma\,(1-\beta \mathscr{v}_x/c})`
$
\-
$
`\Longrightarrow`
$ relativité des angles $
`\varphi = arctan(\Delta l_{opposé} / \Delta l_{adjacent})`
$
__Transformation des accélérations__:
\-
$
`\Longrightarrow`
$ relativité des vitesses linéaires $
`\mathscr{v} = \Delta l / \Delta t'`
$
---->
\-
$
`\Longrightarrow`
$ relativité des accélérations linéaires $
`a =\mathscr{v} / \Delta t'`
$
à faire
\-
$
`\Longrightarrow`
$ relativité des vitesses angulaires $
`\ = \Delta \varphi / \Delta t'`
$
\-
$
`\Longrightarrow`
$ relativité des accélérations angulaires $
`\omega point = \Delta omega / \Delta t'`
$
*Principe de la relativité restreinte (Einstein 1905)*
:
*Transformations de Lorentz*
:
\-
plus simples transformations en accord avec le principe de la relativité restreinte.
*Loi lorentzienne de transformation des vitesses*
:
\-
déduite des transformations de Lorentz.
##### Suite
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