Relativité restreinte : espace-temps, énergie et mouvement

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1. 1

   Quel principe constitue l’un des deux postulats fondamentaux de la relativité restreinte ?

   A Les lois de la physique ont la même forme dans tous les référentiels inertiels. B La vitesse de la lumière dépend de la vitesse de sa source. C Tout référentiel accéléré est équivalent à un référentiel inertiel.
2. 2

   Quelle est la valeur approximative du facteur de Lorentz γ pour un objet se déplaçant à 0,8c ?

   A 1,25 B 1,67 C 2,50
3. 3

   Une horloge embarquée dans un vaisseau mesure 5 µs entre deux événements ayant lieu au même endroit dans le vaisseau. Si celui-ci se déplace à 0,6c, quelle durée est mesurée depuis la Terre ?

   

   A 4,00 µs B 5,00 µs C 6,25 µs
4. 4

   Une règle possède une longueur propre de 100 m. Quelle longueur lui attribue un observateur qui la voit se déplacer parallèlement à elle-même à 0,8c ?

   

   A 60 m B 80 m C 167 m
5. 5

   Deux éclairs frappent simultanément l’avant et l’arrière d’un train selon un observateur au sol. Pour un passager se déplaçant avec le train, que peut-on généralement conclure ?

   

   A Les éclairs sont nécessairement simultanés. B Les éclairs ne sont généralement pas simultanés. C Les éclairs se produisent au même endroit.
6. 6

   Un vaisseau se déplace à 0,6c par rapport à la Terre et lance vers l’avant une sonde à 0,6c par rapport au vaisseau. Quelle est la vitesse de la sonde par rapport à la Terre ?

   A 0,60c B 1,20c C Environ 0,88c
7. 7

   Deux événements sont séparés par cΔt = 5 m et Δx = 3 m. Avec la convention Δs² = c²Δt² − Δx², quelle est la valeur de leur intervalle au carré ?

   

   A 16 m² B 22 m² C 34 m²
8. 8

   Si l’intervalle Δs² = c²Δt² − Δx² entre deux événements est négatif, comment leur séparation est-elle qualifiée ?

   A De genre temps B De genre espace C De genre lumière
9. 9

   Quelle relation correcte relie l’énergie totale E, la quantité de mouvement p et la masse au repos m d’une particule ?

   A E = pc + mc² B E² = p²c² − m²c⁴ C E² = p²c² + m²c⁴
10. 10

    Une particule massive possède un facteur de Lorentz γ = 3. Quelle est son énergie cinétique relativiste ?

    A 2mc² B 3mc² C 4mc²
11. 11

    Quelle valeur prend l’intervalle d’espace-temps le long de la trajectoire d’un rayon lumineux dans le vide ?

    

    A Une valeur strictement positive B Zéro C Une valeur strictement négative
12. 12

    Une source lumineuse s’approche directement d’un observateur à 0,6c. Par quel facteur la fréquence observée est-elle multipliée selon l’effet Doppler relativiste longitudinal ?

    

    A 1,25 B 1,60 C 2,00
13. 13

    Sur un diagramme de Minkowski où les axes x et ct ont la même échelle, quelle orientation représente la trajectoire d’un signal lumineux passant par l’origine ?

    

    A Une droite inclinée à 45° par rapport aux axes B Une droite confondue avec l’axe ct C Une courbe parabolique
14. 14

    La durée de vie propre moyenne d’un muon est de 2,2 µs. Quelle durée moyenne mesure le laboratoire si les muons ont un facteur de Lorentz γ = 10 ?

    A 0,22 µs B 22 µs C 220 µs
15. 15

    Dans le paradoxe des jumeaux, pourquoi le jumeau voyageur peut-il revenir plus jeune que celui resté sur Terre ?

    

    A Parce que sa masse au repos diminue pendant le voyage. B Parce que la lumière se déplace plus lentement dans son vaisseau. C Parce que leurs trajectoires dans l’espace-temps ne sont pas symétriques.
16. 16

    Quelle grandeur transforme la composition relativiste de vitesses colinéaires en une simple addition ?

    A La rapidité B L’énergie propre C L’intervalle spatial