Qu'est-ce que la contraction de la longueur?
La contraction de la longueur fait référence à un phénomène dans lequel un objet est perçu comme plus court le long de la dimension de son mouvement par un observateur lorsque l'objet est en mouvement par rapport à cet observateur. Il est également appelé Lorentz Contraction ou Lorentz - Fitzgerald Contraction, après les physiciens Hendrik Lorentz et George Fitzgerald. Plus un objet est rapide par rapport à l'observateur, plus il se contractera du point de vue de l'observateur. Cet effet est si petit qu'il est négligeable à des vitesses que les humains sont susceptibles de rencontrer dans la vie quotidienne, mais dans les objets se déplaçant à une fraction appréciable de la vitesse de la lumière, il devient plus visible.
Le phénomène de contraction de la longueur est une conséquence de la relativité spéciale. Selon la théorie de la relativité, la vitesse de la lumière dans le vide (environ 300 000 kilomètres, ou 186 000 miles, par seconde) ou C, est toujours constante pour tous les observateurs. Contre-intuitivement, cela reste le cas pour la lumière émise par une source qui se déplace du perspective d'un observateur.
Supposons qu'un objet soit lancé dans le sens de voyager à partir d'un vaisseau spatial se déplaçant à 5 kilomètres par seconde (KPS) par rapport à la Terre, en le propulsant loin du navire à 1 kps. Un observateur dans le navire le percevra comme s'éloignant à 1 kps, tandis qu'un observateur sur Terre le percevra en se déplaçant à 6 kps. Si une lumière externe sur le navire est allumée, l'observateur dans le navire détectera la lumière s'éloignant du navire en C, mais l'observateur sur terre percevra également la lumière se déplaçant à C, pas C plus la vitesse du navire.
Le résultat est que le moment précis auquel la lumière du navire atteint un emplacement donné variera pour différents observateurs en fonction de leur vitesse par rapport au vaisseau spatial. Par conséquent, ils seront en désaccord sur ce que les autres événements se produisaient au même moment. C'est ce qu'on appelle la relativité de la simultanéité.
comment tIl se rapporte à la longueur détectée d'un objet est généralement expliqué dans l'expérience de pensée suivante. Imaginez une rangée d'horloges synchronisées, où chaque horloge peut mesurer lorsque l'extrémité gauche et droite d'un objet en mouvement passe devant elle. Une fois qu'un objet est passé devant la rangée d'horloges, un observateur peut déterminer sa longueur en calculant la distance que deux horloges devraient être l'une de l'autre pour l'extrémité droite de l'objet pour atteindre une horloge au même instant, l'extrémité gauche atteint la deuxième horloge.
Deux observateurs partageant un cadre de référence seront d'accord sur la longueur. Cependant, la mesure est basée sur les événements se produit simultanément, cependant, les observateurs en mouvement les uns par rapport aux autres ne seront pas d'accord sur la longueur. Plus la vitesse d'un observateur est grande par rapport aux horloges, plus leurs mesures diffèrent de celles d'un observateur au repos par rapport à eux.
L'effet de la contraction de la longueur augmente à des vitesses plus élevées. Un objet se déplaçant de 0,05 ° C (5% de la vitesse de Light), environ 14 990 kilomètres (9 314 milles) par seconde, semblera très légèrement raccourci à un observateur stationnaire - environ 99,87 pour cent de sa longueur au repos s'il est orienté parallèle à la ligne de son mouvement. La longueur observée par l'observateur se contracte à 97,79% de sa longueur à 0,2 ° C, 91,65% à 0,4 ° C et 71,41% à 0,7 ° C. À 0,9 ° C, la longueur détectée de l'objet est réduite à 43,58% et à 0,999C, il se contracte à seulement 4,47%. Plus près de la contraction C augmente encore plus extrême, bien que la longueur ne se contracte jamais à zéro.
S'il y a un observateur voyageant avec l'objet, cet observateur ne perçoit pas l'objet comme un contrat parce que, de son point de vue, la vitesse relative de l'objet est nulle. En ce que le cadre de référence de l'observateur, l'objet est stationnaire tandis que le reste de l'univers est en mouvement par rapport à l'observateur, et donc du point de vue de l'observateur, c'est le reste de l'univers qui se contracte.
Le changement de la longueur mesurée d'un objet subissant une contraction de la longueur diffère de la façon dont l'objet apparaîtrait réellement visuellement, comme le montre l'œil humain ou une caméra, car un objet se déplaçant suffisamment rapidement pour produire une contraction notable se déplace à un pourcentage significatif de la vitesse de sa propre lumière. À de telles vitesses, les photons émis de différentes parties de l'objet en même temps atteindront l'observateur à des moments sensiblement différents, déformant l'apparence visuelle de l'objet. Ainsi, un objet se déplaçant vers un observateur à grande vitesse serait déformé de sorte qu'il apparaît en fait à une inspection visuelle malgré la contraction de la longueur. Un objet s'éloignant de l'observateur semblerait plus court en raison du même effet de décalage, en plus de la contraction de la longueur réelle, et un objet dépassant l'observateur semble être de travers ou de rotation.