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Preuve expérimentale

Posté par
physrela
30-01-13 à 14:35

Pour confirmer expérimentalement les prédictions d'Einstein concernant la dilatation du temps, on réalisa en 1971 une expérience utilisant des horloges atomiques très précises. L'une d'entre elles fut embarquée à bord d'un avion à réaction, tandis que l'autre resta au sol. La vitesse d'un avion à réaction étant de l'ordre de 10^3 km.h^-1, ce qui est très faible devant la vitesse de la lumière, la précision de ces horloges devait être de 10^{-13} s (ce qui est le cas pour les horloges atomiques) pour détecter la dilatation du temps.

1. Déterminer le coefficient de Lorentz dans le cas où l'objet en mouvement est une avion à réaction.

2. Montrer que, dans les conditions de l'expérience, les horloges atomiques ont effectivement pu déceler la dilatation du temps.

Aide : penser à paramétrer sa calculatrice en affichage scientifique.

Voilà où j'en suis :

1. = \frac{1}{\sqrt{1-}\frac{v^2}{c^2}}
   = \frac{1}{\sqrt{1-}\frac{278^2}{300000000^2}}
   = 1

Je trouve 1, je voudrai savoir si cela et bon.

2. En trouvant 1, on me demande tout de même de montrer qu'il y a dilatation !

Posté par
J-P
re : Preuve expérimentale 30-01-13 à 15:04

Avec une calculette ayant suffisamment de capacité de calcul et d'affichage, on trouve : gamma = 1,0000000000004287

On peut aussi y arriver sans calculette ...

Posté par
Coll Moderateur
re : Preuve expérimentale 30-01-13 à 15:12

Bonjour quand même...

De la relativité au GPS

Posté par
physrela
re : Preuve expérimentale 30-01-13 à 15:14

Merci à vous deux. Mais comment fait tu J-P ?

Posté par
physrela
re : Preuve expérimentale 30-01-13 à 15:18

Excuse moi Coll pour cet oubli

Posté par
Coll Moderateur
re : Preuve expérimentale 30-01-13 à 15:20

Avec ta calculette, calcule v2/c2

Combien trouves-tu ?

Posté par
physrela
re : Preuve expérimentale 30-01-13 à 15:22

Je trouve 8,57 10^{-13}

Posté par
Coll Moderateur
re : Preuve expérimentale 30-01-13 à 15:30

Très bien !

Tu conviendras que c'est une valeur très petite devant 1
Une telle valeur très petite devant une autre est notée \large \epsilon

On démontre (voir le lien que je t'ai donné)

\Large \frac{1}{\sqrt{1\;-\;\epsilon}}\;\approx\;1\;+\frac{\epsilon}{2}

Calcule donc maintenant \large \frac{\epsilon}{2}
c'est-à-dire

v2 / (2 c2)

et regarde ce qu'il faut ajouter à 1 pour avoir le résultat recherché.

Mais ne fais pas l'addition avec ta calculatrire, car tu trouveras 1 !

Posté par
physrela
re : Preuve expérimentale 30-01-13 à 15:34

Le 2 est-il dans la parenthèse car si cela est le cas, je trouve 2.14 x 10^{-13} mais si ce n'est pas le cas 4.28 10^{-13}

Posté par
physrela
re : Preuve expérimentale 30-01-13 à 15:49

Donc si j'ai bien compris = 1.0000000000004285

Posté par
Coll Moderateur
re : Preuve expérimentale 30-01-13 à 15:50

Sur mon écran, le 2 est dans la parenthèse...

Tu dois donc trouver environ : 4,29.10-13

Si bien que le résultat cherché est
1 + 4,29.10-13
1,000 000 000 000 429

Avec Xcas :

Preuve expérimentale

Pas si mal !

Inutile de préciser que ces chiffres ne sont pas significatifs !

Posté par
Coll Moderateur
re : Preuve expérimentale 30-01-13 à 15:51

Ton message de 15 h 49 :

Oui, tu as bien compris

(C'est une règle de regrouper par trois les chiffres de part et d'autre de la virgule pour qu'ils soient lisibles)

Posté par
physrela
re : Preuve expérimentale 30-01-13 à 15:53

En tout cas merci beaucoup.

Posté par
physrela
re : Preuve expérimentale 30-01-13 à 15:53

Après je pense qu'il faut utiliser ce résultat pour la question 2

Posté par
physrela
re : Preuve expérimentale 30-01-13 à 16:14

Mais après le problème est le même le calcul ne peut se faire qu'à la main il me semble, ce qui ne me ferait pas de mal tout de même

Posté par
Coll Moderateur
re : Preuve expérimentale 30-01-13 à 16:18

Il me semble que comparer 4.10-13 et 10-13 peut se faire sans trop de difficulté...

Posté par
physrela
re : Preuve expérimentale 30-01-13 à 16:22

4.10^-13 > 10^-13 donc dilatation du temps. Merci beaucoup Coll

Posté par
physrela
re : Preuve expérimentale 30-01-13 à 16:24

Il me semble plutôt 4.3^-26 < 10^-13

Posté par
Coll Moderateur
re : Preuve expérimentale 30-01-13 à 16:28

De même que ta calculatrice n'était pas capable d'afficher autre chose que 1 et donc t'empêchait de connaître la valeur de
de même si l'expérience avait été faite avec une montre ordinaire (même une montre "à quartz") on n'aurait rien vu. C'est pour cela qu'il a fallu utiliser des horloges atomiques.

Posté par
physrela
re : Preuve expérimentale 30-01-13 à 16:32

Merci pour l'info. En tout cas merci beaucoup Coll et bonne fin journée. A une prochaine !

Posté par
Coll Moderateur
re : Preuve expérimentale 30-01-13 à 18:31

Je t'en prie.
À une prochaine fois !



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