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Théorie de la relativité

Dilatation du temps et contraction des longueurs

Comparez horloges et règles en mouvement au référentiel du laboratoire en faisant varier β=v/c\beta = v/c ; vérifiez Δt=γ Δτ\Delta t = \gamma\,\Delta\tau et L=L01−β2L = L_0\sqrt{1-\beta^2} sur le panneau quantitatif.

Licence

Matériel

  • Curseur « Vitesse β = v/c » de la figure horloge–règle
  • Curseurs « Paramètre » et second « Vitesse β » pour le graphe
  • Boutons « Pause » et « Réinitialiser la vue »
  • Affichage de β et γ avec l'étiquette 1/γ sur les figures

Protocole

  1. Voir l'horloge en mouvement retarder

    Balayez « Vitesse β = v/c » de 0 à 0,95 : les battements de l'horloge mobile s'étirent par rapport à l'horloge du laboratoire. Lisez γ et vérifiez Δt=γ Δτ\Delta t = \gamma\,\Delta\tau ; faites pivoter la scène si besoin.

  2. Mesurer la contraction de la règle le long du mouvement

    Pour le même β, observez la règle : sa longueur projetée le long du mouvement diminue, la dimension transverse reste inchangée. Comparez à L=L0/γL = L_0/\gamma et insistez : c'est un effet de mesure entre référentiels, pas une déformation mécanique.

  3. Lire le graphe γ(β) et la limite non relativiste

    Dans le panneau « Relation quantitative », balayez le second curseur β : γ ne s'écarte de 1 que de quelques millièmes à petit β mais explose quand β → 1. Avec γ=1/1−β2\gamma = 1/\sqrt{1-\beta^2}, estimez le β donnant 1 % de correction et expliquez pourquoi l'effet est invisible aux vitesses quotidiennes.

Simulation

Histoire de l’expérience

En 1905, Albert Einstein fonda la relativité restreinte sur deux postulats ; dilatation du temps et contraction des longueurs apparurent comme conséquences des transformations de Lorentz — écrites par Hendrik Lorentz en 1904 dans la théorie de l'éther, tandis que George FitzGerald avait suggéré une contraction physique dès 1889 pour expliquer le résultat de Michelson–Morley (1887). La différence : Einstein déduit les effets de principes plutôt que d'hypothèses ad hoc sur l'éther. Les confirmations directes incluent l'expérience d'Ives–Stilwell (1938) mesurant le décalage Doppler d'ions rapides, la durée de vie allongée des muons cosmiques, et l'expérience de Hafele–Keating (1971) avec des horloges atomiques embarquées — toutes en accord avec γ.

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