Question sur la vitesse de la lumière.

[passant]

La vitesse de la lumière du Soleil garde-t-elle sa même vitesse lorsqu'elle traverse l'atmosphère terrestre pour éclairer la Terre?

[bongo1981]

Non, la vitesse de la lumière change quand elle traverse un milieu (ici l'atmosphère terrestre). Même si la vitesse de la lumière dans l'atmosphère est très très proche de la vitesse de la lumière dans le vide.

[passant]

Merci Bongo pour ta réponse. Je pense que la différence de vitesse a été quantifiée...

Etant donné qu'il y a un frein atmosphérique à la lumière du Soleil cela cause- t-il un phénomène particulier type échauffement, chaleur, comme cela se produit pour un freinage?

[bongo1981]

La vitesse de la lumière dans un milieu est donnée par son indice de réfraction n = c/v (c étant la vitesse de la lumière dans le vide, et v la vitesse de la lumière dans le milieu).
Donc l'indice de réfraction est une valeur supérieure ou égale à 1.
Dans l'eau il est de 1.333
Dans l'air il est de 1.000 293
http://en.wikipedia.org/wiki/Refractive_index

Je comprends ton raisonnement qui pourrait être valable pour un mobile. Cependant pour la lumière, ce n'est pas un objet ayant une masse.
Ensuite, la lumière ralentit en vitesse moyenne, mais je pense que la lumière voyage toujours à la vitesse de la lumière entre l'émission et l'absorption.

Il y a bien dissipation d'énergie lorsque la lumière traverse un matériau, mais ce n'est pas des frottements, mais une perte d'énergie par absorption et conversion en énergie d'oscillation du cristal ou des atomes composant le milieu.

[passant]

Merci Bongo pour tes explications.

Je note que la lumière est d'une autre nature que la nature des objets ayant une masse. Cette autre nature a-t-elle un nom en Physique?

La conversion d'énergie d'oscillation que tu cites peut-elle être une énergie stimulant les atomes d'un milieu?

[passant]

Je note que la lumière est d'une autre nature que la nature des objets ayant une masse. Cette autre nature a-t-elle un nom en Physique?

La conversion d'énergie d'oscillation que tu cites peut-elle être une énergie stimulant les atomes d'un milieu?

A la première question je répondrais en ayant fouillé sur Internet: Le photon.

A la deuxième question je répondrais: Le laser.

Comprendre et expliquer ces deux mots implique une bonne connaissance en Physique voilà ce que je retiens de poser des questions.

[franckpiton]

Excuser moi de polluer votre fil mais je me pose une question sur la vitesse; pour accélérer, il faut de l'énergie, plus on va vite et plus il en faut pour accélérer de nouveau et il en faut une quantité illimité pour s’approcher de la vitesse de la lumière.

Je suis dans un vaisseau perdu entre deux amas de galaxie et je décide d’accélérer pendant un quart de seconde, je connais la quantité d'énergie relâché, je connais la masse de mon vaisseau et un accéléromètre me donne l'accélération produite; en prenant ma calculette je peut donc calculer ma vitesse initial.

Ma question, quel est le référentiel de cette vitesse ?

[Victor]

C'est de la navigation inertielle tu te crées un repère galiléen avec ton vaisseau
maintenant pour le corréler au reste de l'univers
Ben je sais pas trop, c'est de la navigation à l'aveugle

[bongo1981]

Excuser moi de polluer votre fil mais je me pose une question sur la vitesse; pour accélérer, il faut de l'énergie, plus on va vite et plus il en faut pour accélérer de nouveau et il en faut une quantité illimité pour s’approcher de la vitesse de la lumière.

Même pour ralentir il faut de l'énergie. (puisque une augmentation de vitesse vue dans un référentiel est une diminution de vitesse vue dans un autre).

Je suis dans un vaisseau perdu entre deux amas de galaxie et je décide d’accélérer pendant un quart de seconde, je connais la quantité d'énergie relâché, je connais la masse de mon vaisseau et un accéléromètre me donne l'accélération produite; en prenant ma calculette je peut donc calculer ma vitesse initial.

Ma question, quel est le référentiel de cette vitesse ?

Avant d'accélérer, ton mouvement est uniforme. On peut donc dire que ta vitesse est nulle dans le référentiel R_0 (initial).
Tu allumes les gaz, ton accélération est a. On suppose que ton accélération est faible donc régime non relativiste.
Dans ce cas, ta vitesse sera v = at, vitesse définie dans le référentiel R_0.

[franckpiton]

On suppose que ton accélération est faible donc régime non relativiste.
Dans ce cas, ta vitesse sera v = at, vitesse définie dans le référentiel R_0.

A, que c'est dure de se faire comprendre.

Si j'ai bien comprit, il faut plus d'énergie pour passer de 50% à 51% de c que pour passer de 49% à 50% de c, Non?

Mon vaisseau file dans l'espace, je démarre mon moteur qui s’arrête automatiquement au bout de 15 secondes pour refroidir, attend un peut puis le démarre à nouveau 15 secondes et ainsi de suite . Normalement à chaque redémarrage l'accélération doit être plus faible vu que je m’approche chaque fois un peut plus de c et que l'énergie donné par mon moteur elle n'augmente pas. Mais si à chaque fois que mon moteur stop (et que je retrouve du coup une vitesse rectiligne et uniforme) je peut considérer que ma vitesse est nul alors ma nouvelle accélération devrais être la même que la précédente.

Pour dire autrement, comme la vitesse d'un objet est différente pour chaque référentiel,sur quoi se baser pour le limiter à c ?

[bongo1981]

A, que c'est dure de se faire comprendre.

Ah si si j'avais très bien compris, et merci d'avoir posé la question, parce que c'est une très bonne question.

Si j'ai bien comprit, il faut plus d'énergie pour passer de 50% à 51% de c que pour passer de 49% à 50% de c, Non?

Tout à fait.
Pour passer de 49 à 50% il faut une addition de 0.755% de l'énergie de masse au repos.
Par contre de 50 à 51%, c'est 0.785%.

Je reformule pour voir si j'ai bien compris.
On décompose l'accélération en plusieurs étapes :
étape 0 je suis au repos dans le référentiel R_0
J'allume les moteurs pendant t0 seconde, mon accélération est de a. A la fin de mon accélération, ma vitesse est de v=at0 dans le référentiel R_0.

étape 1 je suis à la vitesse at0 dans R_0, mais au repos dans le nouveau référentiel R_1.
J'allume les moteurs pendant t1 seconde (mesurée dans R_1 t1 = t0 mesurée dans R_0). Ma vitesse finale est v=at0 = at1 (mesurée dans R_1).

Et ainsi de suite.
Donc à chaque fois ton accélération est bien de a dans le référentiel "coïncidant". Cependant la vitesse au bout de l'étape est v par rapport au référentiel précédent, mais les vitesses ne s'ajoutent pas.

Pour dire autrement, comme la vitesse d'un objet est différente pour chaque référentiel,sur quoi se baser pour le limiter à c ?

La limite c ne dépend pas du référentiel. En fait si tu veux on peut s'amuser à calculer la vitesse par rapport au référentiel initial.

Après l'étape 1, ta vitesse est de v par rapport à R_0

Après l'étape 2, ta vitesse est de v par rapport à R_1 (mais la vitesse de R_1 est v par rapport à R_0).
Donc ta vitesse par rapport à R_0 n'est pas 2v, mais :
v2 = 2v/(1+v²/c²)

Après l'étape 3, ta vitesse est de v par rapport à R_2 (mais la vitesse de R_2 est v par rapport à R_1, et v2 par rapport à R_0).
Donc ta vitesse par rapport à R_0 n'est pas 3v, mais :
v3 = (v+v2)/(1+v*v2/c²)

Et ainsi de suite.
Au final, on peut définir ta vitesse à l'étape n+1 comme :
v_{n+1} = (v + v_n) / ( 1 + v * v_n / c²)

Je pourrais m'amuser à calculer le terme général et montrer que pour n tendant vers l'infini, v_n ne tend pas vers l'infini, mais vers c.

[franckpiton]

Donc à chaque fois ton accélération est bien de a dans le référentiel "coïncidant". Cependant la vitesse au bout de l'étape est v par rapport au référentiel précédent, mais les vitesses ne s'ajoutent pas.

Merci bien d'éclairer ma lanterne, mais mon premier exemple m'intrigue toujours autant donc je ne doit pas encore avoir assez de pétrole dans ma lanterne.

Je suis dans un vaisseau perdu entre deux amas de galaxie et je décide d’accélérer pendant un quart de seconde, je connais la quantité d'énergie relâché, je connais la masse de mon vaisseau et un accéléromètre me donne l'accélération produite

Pour passer de 49 à 50% il faut une addition de 0.755% de l'énergie de masse au repos.
Par contre de 50 à 51%, c'est 0.785%

Si à partir de pourcentage de c tu peut déduire l'énergie nécessaire, en connaissant précisément la masse du vaisseau, l'énergie fournit par le moteur et l'accélération produite on doit pouvoir retrouver un pourcentage de c. Non ?

Si oui, à quel référentiel correspond cette vitesse ?

Si je ne crie pas eurêka en lisant ta réponse, j’arrête de t’embêter car je sens bien que tu va devoir me sortir des équations incompréhensibles pour moi(tant qu'elles ne contiennent pas de signe bizarre, ça va encore).

[passant]

Le fil de la discussion m'a mené à cette compréhension. Je l'expose pour critique.

Il faut utiliser un référentiel qui corresponde de là où l'on est pour étudier le mouvement. Sur Terre, autour de la Terre, dans l'espace, dans la Galaxie, mais dans tous les cas la vitesse de la lumière est la même.

Si la lumière ne peut aller au-delà de 300 000 kms/s elle peut cependant être ralentie selon des expériences actuelles et cela sans créer d'échauffements particuliers.

[Victor]

La vitesse de la lumière N'EST PAS RALENTIE
C''est juste les phases des ondes supportées qui vont moins vite

[bongo1981]

Donc à chaque fois ton accélération est bien de a dans le référentiel "coïncidant". Cependant la vitesse au bout de l'étape est v par rapport au référentiel précédent, mais les vitesses ne s'ajoutent pas.

Merci bien d'éclairer ma lanterne, mais mon premier exemple m'intrigue toujours autant donc je ne doit pas encore avoir assez de pétrole dans ma lanterne.

Ok, je pense que tu veux de la physique avec les mains (à la Feynman).

Imaginons que Terrence se trouve sur terre et Vanessa se trouve dans un vaisseau terrestre, c'est un vaisseau particulier qui se déplace sur des rails (bon j'aurais pu dire que c'est un train, mais ce vaisseau va très vite), en fait leur objectif est de dépasser la vitesse de la lumière. Ils se mettent d'accord sur un protocole expérimental pour mesurer une accélération. Vanessa va lâcher un objet dans le vaisseau, étant donné que le vaisseau accélère, l'objet va se diriger vers l'arrière du vaisseau. Il suffit alors d'attendre 1 seconde, et de noter la position de l'objet, de ce fait on obtient l'accélération. (Dans notre cas particulier, l'objet aura fait 5 m).

Terrence contacte Vanessa par radio et lui demande de pousser sur les gaz pour que l'accélération de son vaisseau soit au niveau de la consigne demandée : 10 m/s² (grosso modo l'accélération de la pesanteur).

Au début la vitesse du vaisseau est faible devant c, et Terrence note que toutes les secondes le vaisseau augmente sa vitesse de 10 m/s. Terrence se dit que c'est bon, Vanessa va battre le record de vitesse établi par Einstein. A partir d'un moment, sa vitesse n'augmente plus d'autant, mais de 9 m/s, puis 8 m/s puis 4 m/s... (chaque seconde).

Pris de panique, il se demande si l'appareillage de Vanessa est déréglé. Il la contacte pour qu'elle contrôle son ordinateur de bord, pas d'erreur, il est toujours calé sur 10 m/s².
Peut-être l'ordinateur est déréglé ?

Il demande alors à Vanessa de mesurer son accélération via le protocole convenu au préalable.

Vanessa s'exécute lâche un objet chronomètre 1 seconde et note la position de l'objet : pas d'erreur 5 mètres.
Comment est-ce possible ?

Terrence regarde plus en détail, il voit que lorsque Vanessa lâche l'objet, celui-ci n'est plus entraîné par le vaisseau et se dirige vers l'arrière du vaisseau (le vaisseau va de plus en plus vite, l'objet reste à la même vitesse).
Cependant, le chronomètre de Vanessa fonctionne moins vite que celui de Terrence, c'est pourquoi elle laisse l'objet parcourir une distance plus grande avant de noter sa position. Pourtant... l'objet n'a pas fait 5 mètres... mais beaucoup moins, comment Vanessa arrive à mesurer 5 mètres ?
Terrence regarde de plus près et voit que la règle utilisée par Vanessa est plus courte, et elle peut mettre pile poil 5 règles entre le point où elle l'a lâché et le point où l'objet se trouve lorsque son chrono indique 1 seconde (la règle de Vanessa mesure 1 mètre de long).

Donc le vaisseau de Vanessa accélère bien à 5 m/s², cependant, le temps et l'espace se changent de tel sorte que dans le référentiel de Terrence, cette accélération devient presque nul lorsque la vitesse du vaisseau est proche de c.

Pour passer de 49 à 50% il faut une addition de 0.755% de l'énergie de masse au repos.
Par contre de 50 à 51%, c'est 0.785%

Si à partir de pourcentage de c tu peut déduire l'énergie nécessaire, en connaissant précisément la masse du vaisseau, l'énergie fournit par le moteur et l'accélération produite on doit pouvoir retrouver un pourcentage de c. Non ?

Je ne comprends pas bien les données du problème.
A partir d'un pourcentage de c, c'est à partir d'une certaine vitesse ? (mais je ne comprends pas la suite de la phrase). L'énergie nécessaire pour quoi ? atteindre cette vitesse ? oui on peut la déduire (je peux même te donner l'énergie nécessaire en pourcentage de l'énergie au repos de l'objet considéré).

Si oui, à quel référentiel correspond cette vitesse ?

Je ne sais pas... tu peux par exemple partir du référentiel où le vaisseau était immobile à l'origine.

Si je ne crie pas eurêka en lisant ta réponse, j’arrête de t’embêter car je sens bien que tu va devoir me sortir des équations incompréhensibles pour moi(tant qu'elles ne contiennent pas de signe bizarre, ça va encore).

Justement l'exercice difficile est d'essayer d'expliquer sans équation. Si j'y arrive, j'essaierai d'écrire un livre

[passant]

La vitesse de la lumière N'EST PAS RALENTIE
C''est juste les phases des ondes supportées qui vont moins vite

Si le ralentissement de la lumière est un sujet exposé sur le forum Physique de Techno-Science il est aussi exposé dans plusieurs publications et c'est pour cela que j'ai utilisé le mot ralentissement de la lumière.

Si je comprends bien il y a deux possibilités de ralentissement de la lumière.1/ La perturbation d'ondes. 2/ Le contrôle des photons.

[franckpiton]

Justement l'exercice difficile est d'essayer d'expliquer sans équation. Si j'y arrive, j'essaierai d'écrire un livre

Tu n'a pas comprit l'exposé de mon problème mais tu y répond quand même. Ce qui me choquais, c'est que j'imaginais que Vanessa pouvait se rendre compte par elle même que son accélération diminuait et donc en déduire sa vitesse. Je me demandais donc à quel référentiel se rapportait cette vitesse.

Pourtant ce n'est pas faute d'avoir lu et comprit de nombreux livres (de vulgarisation) traitant des contractions des longueurs et du temps. Le soucis avec la "physique avec les mains" est que la compréhension d'un exemple n’apporte pas automatiquement la compréhension d'une situation différente. Mais c'est pour moi le seul accès à ces questions fascinantes alors je m'en contente et en redemande.

Si tu veux écrire un bouquin, ce sera un plaisir pour moi de t'aider en te fournissant l'avis d'un potentiel lecteur.

[bongo1981]

Ce qui me choquais, c'est que j'imaginais que Vanessa pouvait se rendre compte par elle même que son accélération diminuait et donc en déduire sa vitesse. Je me demandais donc à quel référentiel se rapportait cette vitesse.

Est-ce que mon exemple t'a permis de voir un peu plus clair ?

Pourtant ce n'est pas faute d'avoir lu et comprit de nombreux livres (de vulgarisation) traitant des contractions des longueurs et du temps. Le soucis avec la "physique avec les mains" est que la compréhension d'un exemple n’apporte pas automatiquement la compréhension d'une situation différente. Mais c'est pour moi le seul accès à ces questions fascinantes alors je m'en contente et en redemande.

C'est pour ça que pour pleinement comprendre une théorie physique non intuitive, il faut à un moment ou un autre se plonger dans les équations.

[passant]

Ce qui nous renvoie culturellement à ce que les Eléates pensaient concernant l'importance des nombres pour une compréhension non sensible de la relation de l'homme et la nature.

[arrial]

La vitesse de la lumière du Soleil garde-t-elle sa même vitesse lorsqu'elle traverse l'atmosphère terrestre pour éclairer la Terre?

Bonjour,

L'expérience de Michelson et Morley a montré [1887 :ça fait un sacré bail quand même], que la vitesse de la lumière dans le vide était la même dans tous les référentiel dans le vide, soit c = 299 792 458 m/s, exactement.
Ne leurs faisons pas insulte : la matière étant essentiellement lacunaire, cela y reste toujours valable.
Mais elle n' s'y propage plus selon les géodésiques.
v = c/n
> v : vitesse macroscopique
> n : indice optique.

L'air étant très très lacunaire, on considère généralement que n ~1 ...



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