Relativité physique TS

Publié le 8 mai 2019 il y a 4 mois par kozoza - Fin › 10 mai 2019 dans 4 mois
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Sujet du devoir

Bonjour, j'aurais besoin d'aide pour cet exercice de physique svp !

J'ai su faire 1/a)b) et 2/a) mais le reste je rame .. 

 

On envisage dans cet exercice la faisabilité d'un voyage intersidéral dans un avenir proche.

On étudie le cas d'un voyage vers l'étoile la plus proche du système solaire, alpha du Centaure, qui se situe à 4,5 années lumières (a.l.) de celui-ci. Pour que les résultats d'une exploration puissent être exploités sur Terre dans un délai acceptable, on imagine qu'un vaisseau puisse parcourir cette distance avec la vitesse v=c/2. 

 

On n'envisage ici que la phase du trajet aller pendant laquelle la vitesse du vaisseau est constante par rapport au système solaire constituant un référentiel galiléen.

Données :

* 1 a.l. = 9,5×10^15 m

* Expression de l'énergie cinétique d'un solide de masse m animé de la vitesse v en relativité restreinte : ξc=(γ−1)mc²

 

Questions:

 

1. Durée du trajet

a) Calculer la durée du trajet Terre - étoile supposée entièrement effectuée à vitesse constante, mesurée dans le référentiel du système solaire.

b) Calculer la durée du même trajet mesurée dans le référentiel du vaisseau.

 

 

2. Communication entre le vaisseau et la Terre

Depuis la Terre, on envoie un signal électromagnétique de fréquence f destiné à être réceptionné par le vaisseau lorsqu'il est en approche de l'étoile (toujours avec la vitesse v). Le vaisseau renvoie dès réception un autre signal, de même fréquence, vers la Terre.

a) Quelles sont les célérités dans le vide de chacun des deux signaux dans le référentiel du système solaire et dans le référentiel du vaisseau ?

b) Quelle est la durée écoulée, mesurée par un observateur terrestre, entre l'émission du signal depuis la Terre et la réception du signal provenant du vaisseau ?

c) Pour réceptionner les signaux, les récepteurs placés sur Terre et dans le vaisseau doivent-il êtres accordés sur une fréquence supérieure à f ?

 

3. Énergie dépensée par le vaisseau

a) D'après l'expression de l'énergie cinétique relativiste donnée plus haut, que devient l'énergie cinétique d'un objet lorsque sa vitesse tend vers la vitesse de la lumière dans le vide ? On peut en déduire une particularité de la vitesse c, laquelle ?

b) Calculer, dans le cadre de la théorie de la relativité restreinte, l'énergie cinétique que l'on doit communiquer à un vaisseau de masse m = 1,0×104 kg pour qu'il atteigne la vitesse v=c/2.

c) Commenter la faisabilité du voyage envisagé dans un avenir proche.

Où j'en suis dans mon devoir

 1/ a) Le référentiel système solaire est le référentiel impropre donc,

 

T′=d/v=4,5×9,5×10^15/0,5c=2,85×10^8 s

 

b) On sait que ΔT′=γ×ΔT0

Donc,

ΔT0=ΔT′×√[1−(v²/c²)]




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