Relativité restreinte/Composition des vitesses

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Composition des vitesses
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Chapitre 4
Leçon : Relativité restreinte
Chap. préc. : Démonstration de la transformation de Lorentz
Chap. suiv. : Transformation des accélérations
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Relativité restreinte/Composition des vitesses
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La transformation de Lorentz sous forme différentielle peut s'écrire:

dx=  \gamma\left(dx' + vdt'\right) =  \gamma\left(v'_{x} + v\right)dt'
dt=\gamma\left(dt' + \frac{vdx'}{c^2}\right)=\gamma\left( 1+ \frac{vv'_{x}}{c^2}\right)dt'

où vx=dx/dt est la vitesse "absolue" de la cinématique classique dans le référentiel R et v'x=dx'/dt' la vitesse relative dans R. En faisant le rapport vx=dx/dt et v'x=dx'/dt' on a, pour des vitesses colinéaires :

\mathbf{v_{x}= \frac{dx}{dt} =\frac{v + v'_{x}}{1+ \frac{v v'_{x}}{c^2}}}

où vx est la vitesse "absolue" et v'x la vitesse relative. En relativité, toutes les vitesses sont relatives, c'est pourquoi la vitesse absolue est à remplacer par la vitesse vx dans le référentiel R de l'observateur. La vitesse relative v'x est la vitesse dans le référentiel R' mobile par rapport à l'observateur. La vitesse v est la vitesse du référentiel R' dans le référentiel R. Cette formule donne bien une limitation de vitesse, comme on le voit en remplaçant v'x par c pour obtenir vx=c. Pour une vitesse de la lumière infinie, on retrouve l'addition galiléenne des vitesses.