La notion de temps

Définition

Pourquoi le temps passe trop vite quand je m'amuse ?
Etrangement, le temps semble toujours s'écouler beaucoup plus rapidement quand on est occupé et que l'on s'amuse que lorsque l'on s'ennuie ou que l'on fait une tâche rébarbative. On appelle cela la relativité du temps.

Le temps correspond à une notion qui permet de rendre compte du changement qui se produit dans le monde. Néanmoins, un questionnement subsiste encore aujourd'hui en ce qui concerne la nature intime de cette notion : correspond-elle à une propriété fondamentale de l'Univers ou est-elle plus simple une notion produit de l'observation intellectuelle mais aussi de la perception humaine ? Malheureusement, la somme des réponses possédées aujourd'hui ne permettent pas définir un concept précis et satisfait de la notion du temps. En effet, toutes ne sont pas théoriques puisque la pratique changeante du temps par les Hommes reste extrêmement importantes. Dans les faits, il n'existe pas de mesure du temps correspondant à la manière dont celui-ci existe comme cela peut-être possible pour la mesure d'une charge électrique. C'est pour cela que l'on parlons plutôt de mesure de durée au lieu de mesure du temps puisque la mesure de la durée permet de connaître le temps écoulé entre deux événements bien définis et donc se base sur des phénomènes dits périodiques -tels que le jours ou encore, comme dans ce cours, l'oscillation d'un pendule- ou encore sur des phénomènes dits quantiques -tels que la transition électronique dans un atome. Il est important de savoir que la généralisation de la mesure du temps a beaucoup changé la vie quotidienne de l'Homme mais également la pensée religieuse, philosophique ou encore scientifique puisque, pour la science, le temps correspond et permet une mesure de l'évolution des phénomène. Alors que, selon une théorie de la relativité, le temps est relatif, signifiant alors que celui-ci dépend de l'observateur et d'autres contraintes définies. Tout cela en sachant que l'espace et le temps sont extrêmement liés jusqu'au point où il est possible que dans certains cas ces deux notions peuvent se permuter de façon partielle ou non. Et, selon les Définitions de Platon, le temps correspond au "mouvement du soleil, mesure de sa course"

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La mesure du temps

Comment ne plus être en retard ?
De nos jours, il est très facile de connaître l'heure. Pour cela, il suffit de regarder la montre à son poignet ou encore de regarder son smartphone qui se trouve dans la poche.
L'inconvénient à cela, c'est que nous devenons alors stressé et obsédé par le temps qui passe et les tâches qui restent à faire.

En cour de math, le principal problème rencontré dans la mesure du temps, problème qui subsiste encore en physique quantique, est le choix du rôle que le temps aura dans un système défini de lois. En effet, le concept du temps, selon la façon dont il est pensé présente une implication extrêmement important sur le résultat d'ensemble. En effet, celui-ci peut être :

  • Un paramètre immuable comme dans la mécanique classique
  • Ou encore une grandeur malléable selon les phénomènes comme en relativité générale.

Le concept de temps peut donc être donné ou encore construit afin d'apporter une réponse adaptée au problème. De façon triviale l'Homme, contrairement à d'autres concepts où il est capable d'imaginer pour apporter les définir, présente simplement une intuition du temps qui s'écoule. Cela explique alors pourquoi l'Homme a à tout prix cherché à utiliser la notion de temps comme étant un repère de son univers, supposant donc qu'il est possible de quantifier la mesure du temps. Tout ce problème de définition de la mesure du temps reste paradoxale à côté du temps qui correspond à un objet de mesure très simple puisqu'il est de dimension un. Cela signifie alors que, pour exprimer une date, il est nécessaire d'utiliser qu'un seul nombre. Cela n'est évidemment pas le cas lorsque l'on se met dans le cas d'un espace tridimensionnel. Bien que cette propriété unidimensionnelle du temps implique certaines complexités. En effet, faut-il représenter le temps de façon linéaire avec une droite ou faut-il le représenter de façon cyclique avec un cercle ? En cosmologie et en physique, le choix a d'abord été le choix de la notion de flèche du temps, et donc de temps linéaire alors que, le mythe de l’Éternel Retour ou le mythe de l’Âge d’Or illustrent la croyance d'un temps cyclique.

Les premières mesures du temps

A l'époque, deux approches différentes ont coexisté :

  • Il est possible de créer des points de repère afin de marquer certains moments. Cela correspond alors à une façon triviale de mesurer le temps puisque cela signifie que le temps était séquencé avec des intervalles réguliers.
  • A l'époque, on définissait le temps à l'aide de durées limitées grâce à une quantité finie de matière. En effet, dans la Grèce Antique, le temps de parole à l'Agora était mesuré, et ce que façon équitable, grâce à l'écoulement d'une quantité définie d'eau dans une clepsydre.

Pourtant ces deux manières de mesurer le temps se ressemblent fortement puisqu'elles consistent à marquer deux moments distincts et donc de mettre à jour une durée intermédiaire. Le problème qui en ressort ici est la définition d'une durée dite de base qui doit être définie avec une unité de mesure connue et bien décrite.

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La mesure moderne du temps

Depuis 1967, la notion de seconde a été définie avec l'aide d'un phénomène physique qui est à la base du célèbre concept d'horloge atomique. En effet, la notion de seconde est définie par le temps nécessaire à un rayon lumineux bien accordé afin d'effectuer 9 192 631 770 oscillations. Le rayon lumineux décrit précédemment correspond au rayon lumineux dont la fréquence permet de provoquer une excitation bien déterminée d'un atome de césium 133 et donc de la transition entre les deux niveaux hyperfins de l'état de base de cet atome de césium. En clair, durant une seconde, il se produit donc 9 192 631 770 périodes du pendule atomique, encore appelé horloge atome, décrit précédemment avec une fréquence proche de 10 gigahertz. Cependant, la première horloge atomique a vu le jour en 1947 et a permis d'adopter la suite de la définition de la seconde connue, permettant alors une définition beaucoup plus rigoureuse scientifiquement parlant puisque la définition historique est, quant à elle, basée sur des phénomène astronomique. La grande majorité des horloges modernes comme les montres et les ordinateurs fonctionnent en utilisant des cristaux de quartz présentant une fréquence d'oscillation stable afin de définir leur base de temps sachant que la fréquence employée correspond, dans presque tous les cas, 32 768 Hz afin d'obtenir de manière très simple une seconde. Les quartz utilisés, également appelés quartz horlogers, présentent une coupe XY. Dans le cas des usines, on définit le temps comme correspondant aux durées nécessaires afin de réaliser une tâche. Ce temps est alors mesure en centième d'heure, noté ch, ou encore en décimilliheure, noté dmh. De ce fait, il est logique que soient utilisé des chronomètres modernes afin de satisfaire ces divers besoins. Cependant, selon l'endroit où vous vous trouvez, vous n'aurez pas la même heure que les autres personnes vivants sur Terre. Cela s'explique par les fuseaux horaires. En voici quelques exemples :

Zone horaireHeure
Los Angeles, États-Unis (UTC-8)04h00
Chicago, États-Unis (UTC-6)06h00
New York, États-Unis (UTC-5)07h00
Halifax, Canada (UTC-4)08h00
Londres, Royaume-Uni (UTC±0)12h00
Paris, France (UTC+1)13h00
Le Cap, Afrique du Sud (UTC+2)14h00
Mysore, Inde (UTC+5:30)17h30
Katmandou, Népal (UTC+5:45)17h45
Séoul, Corée du Sud (UTC+9)21h00
Melbourne, Australie (UTC+10)22h00

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Ce qu'il faut savoir avant de commencer les exercices

Dans les exercices concernant les opérations sur le temps, il est important de ne pas se mêler les pinceaux avec les heures et les minutes. C'est pourquoi il peut être conseillé de faire son calcul en transformant le temps entièrement en minutes ou entièrement en heure. Par exemple, 1h30 de trajet devient 90 minutes de trajet ou encore 1,5 heures.

Pourquoi les trains sont-il toujours en retard ?
Par exemple, je sais que mon TGV part de sa gare de départ à 11h30 et qu'il arrive à 13h45. Quel est mon temps de route ?

Retrouver une unité grâce à l'analyse dimensionnelle

Si, lors d'un exercice, vous vous retrouvez face à une formule dont vous ignorez l'unité du résultat, ne paniquez pas ! Il est très simple de retrouver l'unité avec ce qu'on appelle une analyse dimensionnelle.

Une analyse dimensionnelle consiste à décomposer les grandeurs physiques mises en jeu dans une formule afin de retrouver l'unité de la grandeur cherchée.

Voici un exemple simple :

[ v = frac { triangle d } { triangle t } ] En décomposant les grandeurs physique en leur unité, on obtient : [ v = frac { m } { s } ] On peut donc en déduire que l'unité de la vitesse est le m/s, soit m.s−1

Homogénéité et relations mathématiques

Il faut savoir, avant de procéder à une analyse dimensionnelle que :

  • Deux grandeurs de valeurs égales ont nécessairement la même dimension,
  • Les termes d'une somme ont nécessairement la même dimension,
  • La dimension d'un produit de facteur est le produit des dimensions des facteurs.

Il faut aussi procéder systématiquement à une analyse dimensionnelle des grandeurs définies par les formules car cela permet :

  • De comprendre la signification physique des termes apparaissant dans les expressions et équations littérales,
  • De détecter une erreur de calcul,
  • De déterminer l'expression approchée d'une grandeur sans résoudre exactement le problème.

Surtout, n'hésitez pas à vous prêter régulièrement à ce type d'exercice pour qu'il se fasse de la façon la plus naturelle, fluide et rapide qu'il soit lors des examens. Pratiquez chez vous et montrer le résultat à votre enseignant pour qu'il puisse vérifier ce que vous faîtes !

Exercice et correction du calcul de temps

Avant de commencer ses exercices, calmez-vous et détendez-vous. Surtout, ne vous précipitez pas sur votre feuille. En effet, si vous prenez le temps de réfléchir et de poser correctement vos opérations, vous éviterez des erreurs bêtes que jamais vous n'auriez fait autrement.

Pour calculer combien de temps a roulé ne voiture, un train ou encore un car, il faut:

1) Voir l'heure de départ et d'arrivée du véhicule.

2) Soustraire l'heure d'arrivée avec l'heure de départ.

Ex: Le train est parti à 19 heures 54 et il est arrivé à 21 heures 33.

Pour ne pas me mélanger avec les minutes, je peux faire:

20h93-19h54=

Je la pose pour trouver le résultat:

20h93 - 19h54 =  1h39

Le train a roulé 1 heure 39.

Si par exemple, le départ était à 22 heures 11 et l'arrivée 03 heures 36, je fais:

27h36-22h11=

Je la pose:

27h36 - 22h11 =  5h25

Il a roulé 5 heures 25.

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Joy

Freelancer et étudiante en Sciences de la Vie et de la Terre, je suis un peu une grande sœur qui épaule et aide les autres pour observer et comprendre le monde qui nous entoure et ses curieux secrets !