Équivalence entre masse inertielle et masse gravitationnelle.

[Geronimo_]

Je voudrais poser une question à propos de l'équivalence entre la masse inertielle et la masse gravitationnelle.
L'observation astronomique montre une discordance avec les prévisions obtenus par le calcul en s'appuyant sur la théorie de la relativité générale et le modèle cosmologique standard. Ainsi les étoiles à la périphérie des Galaxies tournent plus rapidement que ne le prévoit la théorie et il en est de même pour la vitesse d'expansion de l'Univers.
Généralement, pour expliquer ce phénomène, en se basant sur l'expérience passée (la découverte de Neptune) les astrophysiciens introduisent l'hypothèse d'une matière noire et d'une énergie noire. Matière et énergie d'origine totalement inconnue, mais qui constituerait dans cette hypothèse 96% de la masse et de l'énergie de l'univers.
L'introduction d'une telle hypothèse ne peut pas, ne pas nous faire penser aux épicycles que Ptolémée avait introduit pour faire correspondre sa théorie géocentrique du monde avec les observations. Système qui devenait de plus en plus compliqué au fur et à mesure que les observations, au Moyen Âge, devenaient plus précises. Ce qui fait qu'à la fin du Moyen Âge on se retrouvait avec deux ou trois systèmes géocentriques différents. Et plus près de nous, on pense évidemment à l'hypothèse de l'éther que la mécanique classique avait introduite pour expliquer le déplacement de la lumière dans le vide.
Si l'on doit modifier quelque chose de la théorie relativiste, ce qui vient en premier à l'esprit, c'est l'équivalence entre la masse inertielle et la masse gravifique. La gravité universelle a été vérifiée avec précision à l'échelle du système solaire, mais qui nous dit qu'à l'échelle des galaxies, et pire à l'échelle des amas galactiques, la gravité se manifeste de la même manière ?
La mécanique classique ne s'était pas rendu compte, et elle ne le pouvait pas, que la masse variait avec la vitesse, car c'est seulement aux très grandes vitesses que le phénomène devient sensible.
Si la masse inertielle, à ces échelles, galactiques et supra galactiques, devenait inférieure à celle de la masse gravifique, les corps célestes iraient alors plus vite. Cependant les astronomes dans ce cas s'en rendraient compte. Qu'en est-il exactement ?
Et les physiciens et astronomes qui cherchent une explication en modifiant la théorie, dans quelle direction travaillent-ils ?
Merci de me répondre.

[invite231234]

àmha on est très loin des épicycles, que ce soit une nouvelle interaction/matière ou une nouvelle matière/interaction, c'est kif kif bourrico selon moi !

De plus on sait que la masse est un invariant même pour des vitesses relativistes !

[Geronimo_]

La réponse est à côté. La référence aux épicycles c'est juste pour montrer comment on peu introduire une hypothèse pour faire cadrer la théorie avec la réalité et tomber à côté. Les deux exemples les plus fameux sont ceux des épicycle de Ptolémée et de l'éther. La masse varie en fonction de la vitesse, d'après m =e/c². Si l'énergie cinétique augmente la masse augmente. Quant à la question ; la théorie de la gravitation universelle, telle qu'elle est énoncée par Newton et Einstein, repose sur l'équivalence entre masse gravitationnelle et masse inertielle. Mais il n'est pas dit que ce soit encore vrai à l'échelle de la Galaxie. Cependant je pense que les astronomes s'en apercevraient, mais qu'en est-il en réalité, je n'en sais rien. C'est pourquoi je pose la question.

[invite231234]

La formule exact est <=> avec d'où donc m = 0

[Gloubiscrapule]

La masse varie en fonction de la vitesse, d'après m =e/c². Si l'énergie cinétique augmente la masse augmente.

Sauf que le e ici c'est pas l'énergie cinétique mais l'énergie de masse. En relativité l'énergie de masse est mc², l'énergie cinétique est mc² et l'énergie totale est donc mc², où est le facteur de Lorentz ()

Quant à la question ; la théorie de la gravitation universelle, telle qu'elle est énoncée par Newton et Einstein, repose sur l'équivalence entre masse gravitationnelle et masse inertielle.

Il y a 2 principes d'équivalence en relativité générale:
- le faible (équivalence masse inerte, masse grav)
- le fort (équivalence champ de gravité, accélération)

Le fort implique le faible.
Certaines théories ne respectent pas le fort, comme par exemple les théories tenseur-scalaire, ou encore plus compliqués comme TeVeS qui est la version relativiste de la théorie MOND, la gravitation modifiée pour expliquer les courbes de rotation des galaxies.

Je te conseille de lire les liens ils expliquent un petit peu les effets du non respect du principe d'équivalence.

[invite231234]

Désolé j'ai zappé la racine carré !

[Geronimo_]

D'après la formule que tu viens de donner m= E/(c2-v2). Donc si v=c, on a m = E/0 et m est infini. C'est pourquoi il n'est pas possible de dépasser la vitesse de la lumière. Mais l'on peut s'en approcher et m devient de plus en plus grand. Mais cela ne répond pas à la question. La formule d'Einstein présuppose que la masse inertielle = la masse gravitationnelle. Or c'est sur cette équivalence que je pose ma question.

[Geronimo_]

Gloubiscrapule a raison pour la formule et effectivement Einstein établi une équivalence entre champs de gravité et accélération. Équivalence qui implique tout à fait la première. J'irai lire ces liens. Je voulais avoir l'opinion des astronomes sur le sujet. Bon laissons tomber. Et j'avais une deuxième question qui portait sur les travaux des astrophysiciens qui cherchent une autre explication que l'hypothèse d'une matière et d'une énergie très hypothétique.

[Gloubiscrapule]

D'après la formule que tu viens de donner m= E/(c2-v2). Donc si v=c, on a m = E/0 et m est infini.

Non m est invariant c'est E qui tend vers l'infini quand v tend vers c. La masse ne change pas c'est l'énergie qui augmente!

[amazon02]

Bonjour

Les distorsions relativistes exprimées par le facteur de Lorentz sont liées à un effet de retard de l'information de l'objet observé vers le référentiel de l'observateur. Ainsi la masse est un invariant, elle est intrinsèque aux types de particules impliquées. L'energie est une notion dérivée macroscopique , donc soumise aux relations d'heisenberg mais ne constitue pas un paramètre quantique qui lui est invariant et local à l'objet
pour plus d'info sur les perspectives relativistes voir aussi http://www.open-science.net/ rubrique astrophysique et sur l'inertie, la rubrique physique (inertie et cosmos)

[Garion]

La formule d'Einstein présuppose que la masse inertielle = la masse gravitationnelle. Or c'est sur cette équivalence que je pose ma question.

Il est normal de se poser la question, mais c'est une donnée issue de l'observation. Tant qu'on n'a rien pour infirmer ce fait, il faut l'accepter.
PS : On ne résout pas la vitesse de rotation de la galaxie en dissociant ces deux valeurs. Et c'est uniquement la matière noire qui résout ce problème, et pas l'énergie noire (qui a été introduite pour de toutes autres raisons).

[Geronimo_]

Une précision*: ce que vous appelez la masse c'est la masse au repos dans le système de référence et l'énergie correspondante c'est l'énergie au repos. Mais si le mobile acquière de l'énergie (E'), sa masse augmente de E'/c^2. Et sa nouvelle masse*; m' = m + E'/c^2. L'énergie cinétique
Ec = (mc^2 + E')/sqrt( 1 – (v^2/c^2)).
Voici ce que dit Einstein sur le sujet*: «*the inertial mass of bodies is not a constant, but varies accordings to the change in the energy of the bodies*» (Relativity, third ed, p 47). Si la masse inertielle augmente, la masse gravitationnelle augmente aussi. «*we see that the term mc^2, which has hitherto attracted our attention, is nothing else than the energy possessed by the body before it absorbed the energy E'*».
L'équivalence entre la masse et l'énergie est toujours valide quelque soit la forme d'énergie*: la somme totale de l'énergie = E au repos + Ec = mc^2 + (mc^2 + E')/sqrt(1 – (v^2/c^2)). Ce qui fait que quand la vitesse tend vers c, l'énergie totale tend vers l'infinie et sa masse inertielle aussi. La loi de la conservation de l'énergie d'un système devient identique à la loi de la conservation de la masse. La masse varie avec la vitesse, tout comme les intervalles de temps et d'espace qui varient dans la direction du déplacement. Pour l'énergie si j'ai bien compris, on la fait intervenir pour expliquer la vitesse d'expansion de l'univers qui est supérieure à la vitesse prévue par les calculs.

[Geronimo_]

Pour ma dernière phrase concernant l'expansion de l'univers, je voulais dire énergie noire. En écrivant trop vite j'ai oublié d'ajouter l'adjectif.

[harmonique]

Bon Matins !


Dans certain k il y a une différence notable entre les mécanique qui régis une masse inertielle et une mécanique régis une masse gravitationelle.

Il sont souvents déffinie par leur différence de rayonnements, évidament dans le spectre dbaryonique.

. .

[mach3]

Une précision*: ce que vous appelez la masse c'est la masse au repos dans le système de référence et l'énergie correspondante c'est l'énergie au repos. Mais si le mobile acquière de l'énergie (E'), sa masse augmente de E'/c^2. Et sa nouvelle masse*; m' = m + E'/c^2.

sauf que cette nouvelle masse m', autrement appelée masse relativiste dans les interprétations obsolètes de la relativité restreinte n'a quasiment aucune pertinence physique : elle ne sert à rien. Dans l'interprétation moderne, il n'y a qu'une masse invariante, qui vaut , E étant l'énergie totale et p la quantité de mouvement mesurées dans un référentiel quelconque. Quelque soit le référentiel, on trouve la même masse, qui est la norme du quadrivecteur énergie impulsion.

Ces histoires de masse au repos et de masse relativiste qui augmente ne sont qu'un reliquat des débuts de la RR qu'on ne retrouve guère aujourd'hui que dans la mauvaise vulgarisation. Oublie tout ça.

m@ch3