Qu'est-ce qu'une force?

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Qu’est-ce qu’une force ?

Prenons le cas de la force de gravitation.

La physique nous dit que deux corps de masse M et M’ placés à une distance d l’un de l’autre, subiront une « force » d’attraction telle que :

F = c . M.M’/ d² (2)

(c) est une constante calculée pour retomber sur ses pattes avec les Newtons, les kg et les mètres.

Ca ne m’intéresse absolument pas de savoir quelle est la force que subissent les objets, mais bien de savoir ce qui va se passer pour eux.

Le corps de masse M’ va subir une accélération égale à cM/d² (en m/s)

Et celui de masse M subira une accélération égale à cM’/d².

L’accélération est quelque chose de tangible, puisque mesurable (apparemment).
On suppose (on suppose beaucoup en physique) que la distance d est suffisamment grande pour que la distance parcourue pendant la mesure de l’accélération ne modifie pas grand-chose (dans la formule initiale).

Autre remarque, quelque soit la masse d’un objet, il sera toujours attiré par un même corps avec la même accélération.
C’est ce qui fait dire que tous les corps tombent (en l’absence de frottements) avec la même vitesse, ce qui est faux puisque c’est avec la même accélération.

Ce qui me choque, mentalement, pour rester dans l’attraction terrestre, est que si la Terre crée une « force » d’attraction, inversement proportionnelle à la distance du point d’application, je veux bien, comment se fait-il que cette force varie en fonction de l’objet sur lequel elle est appliquée. Elle doit varier puisque si j’augmente la masse de l’objet qui subit cette force, son accélération ne change pas. Contrairement à la formule (1).
Je sais, l’explication mathématique est là (2).
Mais ce n’est jamais qu’une explication mathématique…

Lorsqu’un énoncé débouche sur un paradoxe, c’est qu’il y a erreur dans cet énoncé.

S’agissant de la force, on en a fait un objet à part entière alors qu’il ne s’agit que d’un outil mathématique intermédiaire pour tenter de décrire des phénomènes physiques qui, eux, semblent bien réels.

Autres sujets d’inquiétude : quantité de mouvement, énergie, entropie, etc.

FransVing

Bonjour,

A ce point précis (force gravitationnelle), je pense pouvoir te répondre sur la bizarrerie que tu as remarquée (Le fait que la force appliquée par la terre varie selon la masse du corps sur lequel elle est appliquée, ou plutôt, le fait que l'accélération des tous les corps soumis à la gravité de la terre est la même, malgré leurs masses différentes).

Cette même bizarrerie a été remarquée par Einstein au début du XXème siècle, et a été à la base du développement de la théorie de la relativité générale.


En prenant l'hypothèse de l'égalité entre la masse inertielle et la masse gravitationnelle (m(i) = m(g) = m), qui est l'hypothèse de base de la relativité générale, on déduit qu'il y a une différence fondamentale entre la force de gravité et les autres forces de la nature (interaction électromagnétique, intéraction nucléaire forte, et nucléaire faible): Alors que l'accélération des corps soumis aux autres forces diminue avec la masse (c'est ce qu'on appelle l'inertie. a = F/m, (F ne dépendant pas de m)), l'accélération de la gravitation - elle - ne dépend pas de la masse (a = mg/m = g).


Cette remarque montre que la force gravitationnelle a la même expression et les mêmes conséquences qu'une force d'inertie dans un référentiel non-galiléen.

Mais, l'intuition d'Enstein, a été de considérer que cette force de gravitation est effectivement seulement une force d'inertie, due au fait que le référentiel dans lequel on la mesure n'est pas galiléen (Alors que le considérait comme étant galiléen, ou approximativement galiléen auparavant): Ce référentiel est accéléré dans l'espace-temps !! Ce qui amène à dire que la force de gravitation n'est pas une vraie force, mais seulement un effet lié à la métrique de l'espace-temps à proximité d'un corps massif (la terre): Le fait qu'on la considérait comme une force avant Einstein vient du fait qu'on considérait notre espace-temps comme étant euclidien, ce qui n'est pas le cas: Une fois qu'on considère la vraie géométrie de l'espace-temps dans nos équations (l'espace-temps devient courbé en présence d'une masse), nous ne faisons plus appel à la force de gravitation qui n'existe plus en réalité !


Le fait qu'une pomme tombe d'un arbre, ne vient pas du fait qu'elle est attirée par une force, mais simplement du fait qu'elle suit la géodésique de l'espace-temps -courbé par la masse de la terre- dans lequel elle se trouve. Si la pomme était dans l'espace interstellaire loin de l'influence d'une planète: elle serait restée immobile (spatiallement): Ce qui est dû au fait que l'espace-temps n'est pas courbé dans ce cas.



J'éspère que j'ai répondu ainsi à ta remarque, qui est une remarque très ingénieuse.