[RG] Le sol accélère-t-il vers le haut ?

[intense]

Bonjour,
hier je suis tombé sur le derrière en regardant une vidéo. A la fin de la vidéo j'ai cru comprendre que c'était le sol qui été monté jusqu'à mon derrière.

D'après cette vidéo sur la relativité générale :
https://www.youtube.com/watch?v=NGytp55uALo
Le monsieur nous explique qu'en réalité c'est le sol qui accélère vers le haut lorsqu'un objet tombe par exemple. On croit que c'est l'objet qui tombe vers le bas mais en fait c'est le sol qui monte vers l'objet. J'avoue être très étonné, je ne sais pas si c'est vrai ou faux.
Quand on regarde le principe d'équivalence Einstein nous dit que la gravité et comme une accélération vers le haut. Le "comme" est pour ainsi dire une analogie par l'image, non? Ou bien le sol accélère-t-il vraiment vers le haut ?
J'ai du mal à comprendre là. D'autant plus que dans la vidéo d'explication, la personne nous dit que cette accélération est due aux forces électromagnétiques présentes dans la terre.
Moi qui croyais avoir compris un peu la RG, me voilà largué...
Pouvez-vous infirmer ou confirmer ce qu'il dit? Et m'expliquer si possible

Je vous remercie d'avance.
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[Deedee81]

Salut,

Cela vient du fait que le principe d'équivalence peut s'exprimer comme suit :
- En tout point, on peut trouver localement (dans un voisinage infinitésimal de ce point) un système de coordonnées dans lequel la relativité restreinte est valide

Ca revient à dire que les référentiels locaux inertiels sont les référentiels en chute libre et donc, dans ces référentiels c'est le sol qui est accéléré vers le haut.
Mais bien entendu, dans un référentiel attaché au sol, le sol est immobile. Un tel référentiel n'est toutefois pas inertiel : un objet qui ne subit aucune force.... autre que la gravitation.... ne reste pas immobile : il tombe.
Par contre un objet posé sur le sol, dans ce référentiel non inertiel, reste immobile car il subit une force : la réaction du sol (qui l'empêche de s'enfoncer dans le sol).

Ci-dessus j'ai précisé "autre que la gravitation" car en relativité générale, la gravité n'est pas considérée comme une force (contrairement à la théorie de Newton).

[fregoli]

je cite la vidéo
1:06 - "ils travaillent (les théoriciens des particules) travaillent dans un espace temps plat puisqu'il qu'ils travaillent dans un espace temps de minkowski"
A ma connaissance, l'espace temps de Minkowski n'est pas plat (sous entendu euclidien)
1:18: "a l'inverse la théorie de la relativité générale n'étudie que les forces non gravitationnelles, et comme la gravité n'est pas une force, elle n'étudie aucune force, et comme sans force il n'y a aucune accélération, donc la théorie de la relativité générale est une théorie où il peut y avoir une courbure de l'espace temps, mais il n'y a pas d'accélération"
?? je crois qu'il y a comme un défaut là non???

Bref au bout d'une minute et demie, on arrête la vidéo, et on a compris que le gars il fait du putaclic (où il essaye en tout cas).

Après chacun est libre de croire à ce qu'il veut.

[papy-alain]

Je n'ai regardé que quelques secondes de la vidéo, car j'ai vite compris que le gars est plutôt farfelu.

Après, comme le souligne Deedee, tout est relatif : si tu sautes par la fenêtre, tu te retrouves en impesanteur et tu vois le sol s'approcher de toi à vitesse accélérée. Par contre, pour l'observateur au sol, c'est l'inverse.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

je cite la vidéo
1:06 - "ils travaillent (les théoriciens des particules) travaillent dans un espace temps plat puisqu'il qu'ils travaillent dans un espace temps de minkowski"
A ma connaissance, l'espace temps de Minkowski n'est pas plat (sous entendu euclidien)

Plat ne signifie pas "euclidien" mais "sans courbure". Ce qui est le cas de l'espace euclidien mais aussi de l'espace-temps de Minkowski.

1:18: "a l'inverse la théorie de la relativité générale n'étudie que les forces non gravitationnelles, et comme la gravité n'est pas une force, elle n'étudie aucune force, et comme sans force il n'y a aucune accélération, donc la théorie de la relativité générale est une théorie où il peut y avoir une courbure de l'espace temps, mais il n'y a pas d'accélération"
?? je crois qu'il y a comme un défaut là non???

Oui, c'est très mal dit. Il serait mieux de dire :
"En relativité générale, la gravitation n'est pas une force mais une conséquence de la courbure de l'espace-temps. Les objets (ponctuels) en chute libre, c'est-à-dire ne subissant aucune force, suivent des trajectoires géodésiques dans cet espace-temps courbe. Et un objet subissant des forces a une accélération propre et sa trajectoire dévie des géodésiques."

Un exemple typique sont les forces de marées. En RG les effets de marées sont dues à la déviation géodésique. Deux points proches suivant des trajectoires géodésiques initialement parallèles dévient rapidement à cause de la courbure de l'espace-temps. Ainsi, un objet comme la Terre, non ponctuel, a différentes parties suivant des trajectoires géodésiques différentes. Si l'objet garde une cohésion interne c'est parce qu'il est solide et donc lié par des forces (d'origine électromagnétique pour la plupart du temps) et ces marées se traduisent donc par une force de marée... avec certaines limites : la Terre n'est pas un solide indéformable, il y a ce qu'on appelle le "bourrelet des marées". Et pour la partie liquide, évidemment, c'est encore plus important.

Bref au bout d'une minute et demie, on arrête la vidéo, et on a compris que le gars il fait du putaclic (où il essaye en tout cas).
Après chacun est libre de croire à ce qu'il veut.

Je ne jugerai pas de la vidéo que je n'ai pas vu. Mais sur Youtube on trouve de tout : du très bon et du très mauvais. Méfiance.

[Nicophil]

Bonjour,

Quand on regarde le principe d'équivalence Einstein nous dit que la gravité et comme une accélération vers le haut

... vers le bas.
Etre dans un ascenseur transparent à l'arrêt, c'est être un observateur accéléré vers le haut qui du coup voit des objets accélérés vers le bas (la pomme de Newton par exemple) alors qu'ils sont juste en chute libre.
Du coup, il attribue leur accélération vers le bas à la pseudoforce de gravité ; mais c'est une force non moins fictive que la fameuse pseudoforce centrifuge.

Dès que l'ascenseur sera à nouveau en chute libre vers le bas, la pomme de Newton apparaîtra inertielle à l'observateur à présent inertiel.

[intense]

"En relativité générale, la gravitation n'est pas une force mais une conséquence de la courbure de l'espace-temps. Les objets (ponctuels) en chute libre, c'est-à-dire ne subissant aucune force, suivent des trajectoires géodésiques dans cet espace-temps courbe. Et un objet subissant des forces a une accélération propre et sa trajectoire dévie des géodésiques."

Ah d'accord je comprends mieux.

Un exemple typique sont les forces de marées. En RG les effets de marées sont dues à la déviation géodésique. Deux points proches suivant des trajectoires géodésiques initialement parallèles dévient rapidement à cause de la courbure de l'espace-temps. Ainsi, un objet comme la Terre, non ponctuel, a différentes parties suivant des trajectoires géodésiques différentes. Si l'objet garde une cohésion interne c'est parce qu'il est solide et donc lié par des forces (d'origine électromagnétique pour la plupart du temps) et ces marées se traduisent donc par une force de marée... avec certaines limites : la Terre n'est pas un solide indéformable, il y a ce qu'on appelle le "bourrelet des marées". Et pour la partie liquide, évidemment, c'est encore plus important.

Là par contre je suis un peu perdu. Il manque un mot je crois après "trajectoires géodésiques initialement parallèles devient". Je ne comprends pas très bien ton explication sur les marées.

Ca revient à dire que les référentiels locaux inertiels sont les référentiels en chute libre et donc, dans ces référentiels c'est le sol qui est accéléré vers le haut.

Cela veut dire que pour la pomme qui tombe c'est bien le sol qui est accéléré vers le haut? (Si son référentiel est inertiel)
Mais que pour moi non.
Donc finalement c'est une question de point de vue? C'est étrange. La réalité est une question de point de vue ou bien cette différence des 2 points de vue est un "subterfuge" humain?
Finalement, est ce que le monsieur de la vidéo a raison lorsqu'il dit que c'est le sol qui accélère vers le haut si nous étions tous des pommes qui tombent?

[mach3]

Il y a une distinction qui n'est pas toujours bien faite entre cinematique pure et dynamique.

Quand il est seulement question de vitesse, cela ne pose pas de problème, car il n'y a pas de différence. On change de référentiel, les vitesses changent, mais physiquement il n'y a pas d'impact : peu importe ma vitesse par rapport à quoi que ce soit, la physique locale que je peux expérimenter n'est pas impactée (experience de pensée de Galilée dans la cale d'un bateau).

C'est différent dans le cas de l'accélération : quand un objet a un mouvement accéléré dans référentiel donné, on peut toujours annuler cette accélération en choisissant le référentiel adéquat, c'est de la cinématique, mais la physique sera différente dans les deux référentiels. En physique classique il apparaît ainsi des forces dites fictives (centrifuge, coriolis, etc).

Au niveau de la mesure, on peut se fier à un accéléromètre (d'autant plus que nous en avons tous un à disposition, grâce à notre oreille interne et de nombreux autres capteurs dans notre corps). Une "vraie" accélération, cela se ressent. Quand je pile au feu rouge, dans mon référentiel, un pieton sur le trottoir a un mouvement accéléré, pourtant lui ne ressent rien, alors que moi oui, c'est en quelque sorte moi qui accélére "vraiment" et le mouvement accéléré du piéton que je perçois n'est qu'un "artefact" dû au choix de référentiel.

Un objet se mouvant à vitesse constante dans un référentiel inertiel, voit son accéléromètre marquer zéro. Si je change de référentiel pour passer à un référentiel non inertiel, l'objet n'a plus une vitesse constante, mais son accéléromètre est toujours sur zéro.
Inversement, un objet en mouvement accéléré dans un référentiel inertiel mesure une accélération. Si on change de référentiel pour annuler cette accélération (sa vitesse sera constante), il mesure toujours une accélération.

Pour finir, on constate que la situation où un accéléromètre indique zéro est la chute libre. Entre l'objet qui tombe et le sol, celui qui est "reellement" accéléré, c'est le sol : un accéléromètre posé au sol indique 9,8m/s², un accéléromètre qui tombe (frottement négligés) indique 0.

m@ch3

[Chanur]

Là par contre je suis un peu perdu. Il manque un mot je crois après "trajectoires géodésiques initialement parallèles devient". Je ne comprends pas très bien ton explication sur les marées.

Ce n'est pas "devient", c'est dévient, du verbe dévier : deux points proches dévient rapidement.

[Deedee81]

Salut,

Ce n'est pas "devient", c'est dévient, du verbe dévier : deux points proches dévient rapidement.

Merci. Pendant un instant j'ai cru avoir fait une faute de frappe

Intense,

Tu as un joli dossier ici :
http://www.futura-sciences.com/magaz...ue-510/page/3/

avec aussi une belle illustration de la déviation géodésique.

[rserva]

"que le gars est plutôt farfelu"
"Il fait du putaclic"
Regardez les autres vidéos, il est très intéressant ; il est par ailleurs, mathématicien et fait actuellement un postdoc au MIT.

[Mailou75]

Après, comme le souligne Deedee, tout est relatif : si tu sautes par la fenêtre, tu te retrouves en impesanteur et tu vois le sol s'approcher de toi à vitesse accélérée. Par contre, pour l'observateur au sol, c'est l'inverse.

Non c'est faux, mis a part ce qu'explique mach3 sur le ressenti, il y a une difference reelle dans ce qui est vu.
Pour des vitesses constantes va marche, considerer qu'un objet s'approche ou que tu t'approches de lui c'est pareil. Par contre (en relativité) les films de "toi accélerant vers un objet" et "l'objet accelerant vers toi" seront tout a fait differents.
(voir coordonnées de Rindler pour etablissement de trajectoires accelerees en espace temps de Minkovski)

[Mickey-l.ange]

Bonjour,

Une question me vient à l'esprit :
dans le cas de la Terre et la pomme, ne peut-on pas dire que la Terre et la pomme tombent vers leur barycentre (lequel est quasiment confondu avec le centre de masse de la Terre) ?
J'ai tout faux ?

[vanos]

dans le cas de la Terre et la pomme, ne peut-on pas dire que la Terre et la pomme tombent vers leur barycentre (lequel est quasiment confondu avec le centre de masse de la Terre) ?
J'ai tout faux ?

Certes, mais la différence n'est pas mesurable.

[neo2006pf]

Je n'ai regardé que quelques secondes de la vidéo, car j'ai vite compris que le gars est plutôt farfelu.

Après, comme le souligne Deedee, tout est relatif : si tu sautes par la fenêtre, tu te retrouves en impesanteur et tu vois le sol s'approcher de toi à vitesse accélérée. Par contre, pour l'observateur au sol, c'est l'inverse.

Le "farfelu", comme vous dites, est docteur en mathématiques et chercheur à Polytechnique Montreal.

[Gilgamesh]

je cite la vidéo
1:06 - "ils travaillent (les théoriciens des particules) travaillent dans un espace temps plat puisqu'il qu'ils travaillent dans un espace temps de minkowski"
A ma connaissance, l'espace temps de Minkowski n'est pas plat (sous entendu euclidien)

Euh, si, il est dit de ce fait "pseudo-euclidien".

1:18: "a l'inverse la théorie de la relativité générale n'étudie que les forces non gravitationnelles, et comme la gravité n'est pas une force, elle n'étudie aucune force, et comme sans force il n'y a aucune accélération, donc la théorie de la relativité générale est une théorie où il peut y avoir une courbure de l'espace temps, mais il n'y a pas d'accélération"
?? je crois qu'il y a comme un défaut là non???

Ecoute la suite, pour comprendre l'ensemble du raisonnement.

Bref au bout d'une minute et demie, on arrête la vidéo, et on a compris que le gars il fait du putaclic (où il essaye en tout cas).

Après chacun est libre de croire à ce qu'il veut.

Non, Science4All est une excellente chaine de vulgarisation scientifique, je la conseille sans hésiter.

[viiksu]

Je ne vois pas ou est le problème le référentiel inertiel est celui de la chute libre, le référentiel du laboratoire sur la terre est accéléré vers le haut par le sol sinon il tomberait.

[Heliotrope69]

Dans ce qui suit, je vais prendre une posture rhétorique étudiante qu’il ne faudrait pas confondre avec une affirmation dogmatique Je pourrais rajouter : « Dans l’état actuel de mes connaissances ».

La pomme suit une géodésique qui la mène vers le centre de la Terre, mais le sol l’en empêche, par ses forces électromagnétiques internes, en exerçant une force de réaction vers le haut opposé à son mouvement d’inertie. Cette vision semble plus simple (et élégante) que de considérer que le sol accélère vers la pomme, contractant ainsi l’espace-temps.

Quand je lis Mach3, par exemple, écrire que l’on distingue un objet en accélération d’un autre qui ne l’est pas, par la valeur affichée sur un accéléromètre, je m’interroge sur un possible biais interprétatif (y compris de ma part). Ainsi, lorsque l’on pose un accéléromètre au sol, nous mesurons la force de réaction du sol sur l’accéléromètre. Tout se passe COMME SI il y avait une accélération, mais ce n’est pas réellement le cas (au sens d’un mouvement), si l’on considère que c’est l’objet qui est intercepté dans sa chute. Ne sommes-nous pas là à un carrefour d’hypothèses et comment trancher ?

Outre la validation de ce que je viens d’écrire, ma question porte sur ce qui fait choisir à certains physiciens la thèse d’une accélération du sol vers la pomme (immobile ?), à la thèse de la pomme en mouvement inertiel interceptée par un sol statique dans le référentiel du centre de la terre ?

Je comprends que l’on puisse envisager que le sol s’expanse et qu’en même temps l’espace-temps se contracte, donnant l’impression, quel que soit le référentiel, d’une apparente immobilité du sol. Ceci pour donner une réalité physique à l’équivalence force/accélération dans les équations. Pourtant, je ne vois pas ce qui peut faire de cette lecture d’équation, plus qu’une vue de l’esprit. De même que le fait de reconnaître au photon une masse nulle n’invalide pas E=mc², qu’est-ce qui fait qu’une majorité, semble-t-il, de physiciens tranche en faveur de la thèse d’un sol accélérant réellement vers la pomme ? Et puis, si l’accélération du sol est compensée par la contraction de l’espace-temps, le sol ne devrait donc pas se mouvoir vers la pomme ?

Peut-être que c’est ma conception même de l’accélération qui est à revoir, car je la comprends comme nécessitant un mouvement, même contrarié par la contraction d’espace-temps.

Encore une fois je suis conscient que ce sont des questions d’étudiant et que vous maîtrisez ce sujet bien mieux que moi, en tant que physiciens et professeurs. Je veux juste tenter d’y voir plus clair et je sollicite votre aide. Merci d’avance.

[invite33096041]

Bonjour,

son mouvement d’inertie

C'est quoi ce truc?

[Heliotrope69]

Bonjour,



C'est quoi ce truc?

Bonjour

C'est un mouvement inertiel, un MRU et en l'occurrence ici, une chute libre dont on a négligé les forces de frottement d'air.

[viiksu]

MRU : Mouvement Rectiligne Uniforme

[Mailou75]

(...) qu’est-ce qui fait qu’une majorité, semble-t-il, de physiciens tranche en faveur de la thèse d’un sol accélérant réellement vers la pomme ?

Si c'est le cas alors les objets plus lourds grossissent plus vite que les objets legers de meme taille, ce n'est pas ce qu'on observe. J'ai du mal a croire que "la majorité des physiciens" penche pour cette option !?

[viiksu]

C'est une question de référentiel je ne vois pas ou est le problème on fixe un référentiel et on fait les calculs avec lui. Le référentiel du labo est accéléré vers le haut par le sol, le référentiel inertiel est celui de la pomme qui tombe .

[Mailou75]

Tu prends deux planetes de meme taille mais de masse différentes et deux pommes identiques, a la fin de ton experience l'une des planetes est plus grosse que l'autre. Normal ?

[Heliotrope69]

Je pense que mes questions pointent vers une problématique plus complexe qu’une simple question de référentiel C’est pour cela que je demande l’avis de physiciens. D’après ce que j’ai compris, des physiciens nous disent que le sol accélère réellement vers la pomme, quel que soit le référentiel choisi. Autrement dit, ce serait la réalité physique et non une question de choix de référentiel.

Mailou75: Einstein introduit notamment la notion de contraction d'espace-temps qui compenserait l'expansion(/l'accélération) du sol des planètes.

[pm42]

Mailou75: Einstein introduit notamment la notion de contraction d'espace-temps qui compenserait l'expansion(/l'accélération) du sol des planètes.

Il serait intéressant que tu nous donnes une référence parce que là, j’ai l’impression que tu mélanges un peu tout.

[Deedee81]

Salut,

Il serait intéressant que tu nous donnes une référence parce que là, j’ai l’impression que tu mélanges un peu tout.

Je suis d'accord. Je vois là dedans plusieurs choses correctes tirées de diverses sources (à travers la vulgarisation ???) mais mal mélangées. La science, c'est comme une bonne recette. Il faut les bonnes proportions et le bon mélange, sinon on empoisonne les gens.

Désolé pour l'esprit lyrique, on est dimanche

[viiksu]

Les référentiels inertiels en relativité générale sont ceux qui par rapport à une masse sont en chute libre ou suivent une géodésique la terre suit l’ellipsoïde qui est son orbite donc une géodésique donc ne subit aucune force particulière. Einstein dit que tout les référentiels inertiels sont équivalents c-a-d que les lois de la physique y sont indiscernables. Mais nous sur terre nous ne sommes pas en chute libre (enfin pas toujours), c'est pourquoi une pomme nous tombe sur le nez au lieu de rester à sa place.

Ceci est la meilleures façon d'envisager la gravitation mais dans notre environnement local Newton qui est d'une simplicité de lycéen fonctionne très bien. Donc je peux dire que la terre est attirée par le soleil mais que du fait de sa rotation elle développe une force centrifuge qui compense exactement la gravité.

La contraction de l'espace-temps est un phénomène de relativité restreinte quand deux MRU se déplacent l'un par rapport à l'autre à des vitesses proches de celle de la lumière.

[Heliotrope69]

Il serait intéressant que tu nous donnes une référence parce que là, j’ai l’impression que tu mélanges un peu tout.

Je n’ai pas de source précise qui me vient à en tête, mais je ne comprends pas comment on peut expliquer autrement que le sol ne s’expanse pas à l’infini, s’il est accéléré vers les objets en chute libre.

Par ailleurs, si je viens ici, c’est donc que je n’ai pas la réponse à toutes les questions. Si vous y détectez de la confusion, ce n'est donc pas très étonnant. Tiens, justement, c’est l’objet de mon premier post

[Heliotrope69]

Tiens, je vois que Mach3 sur le fil de discussion suivant évoque ce que je tente d'expliquer (commentaire #5)
http://forums.futura-sciences.com/as...e-lespace.html