référentiel galiéen? petite question

[invite8f52dc8a]

Est-ce qu'une voiture qui a un mouvement rectiligne uniforme par rapport à une route durant un virage à ses forces extérieures qui se compensent: en gros, est-ce qu'une route non-droite est un référentiel galiléen?
-----

[Universus]

Salut,

Non, ce n'en est pas un. Pour qu'un référentiel soit galiléen, l'objet qui est immobile par rapport à celui-ci ne doit subir aucune accélération (son accélération doit être nulle en fait).

Or, une accélération, c'est une modification, dans le temps, du vecteur-vitesse ; cette modification du vecteur peut être une modification de la norme du vecteur (la voiture passe de 10 à 11 km/h), mais ça peut aussi être une modification de l'orientation du vecteur (la voiture va vers le sud-ouest, puis vers le sud).

Dans un virage, la voiture subit une modification de son vecteur-vitesse, puisqu'elle tourne. Elle subit donc une accélération (centripète, qui est perpendiculaire au vecteur-vitesse et qui n'a pour effet sur celui-ci que de modifier son orientation). Bref, le référentiel lié à une voiture, si celle-ci est en mouvement, n'est pas galiléen.

Mais dans le référentiel lié à la voiture, la voiture est immobile, ce qui implique que l'accélération est nulle. Cela signifie-t-il que le référentiel est inertiel (galiléen)? Non, car les principes de la dynamique ne s'appliquent que dans un référentiel inertiel (par exemple, celui lié au piéton qui voit la voiture tourner). Pour qu'on puisse appliquer les principes de la dynamique dans un référentiel non inertiel, il faut recourir à de nouvelles forces, dites fictives du fait qu'elles ne sont perceptibles que dans le référentiel non-inertiel. La force centrifuge en est un bel exemple. L'existence de ces forces dans un référentiel particulier nous informe du caractère non-inertiel du ce référentiel.

D'autres seront plus clairs

[invite8f52dc8a]

Merci, mais alors quelles sont les forces qui s'éxercent sur la voiture?

[zoup1]

Une route "non-droite" ne constitue pas un référentiel (et donc pas un référentiel galiléen)

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8f52dc8a]

Et pour une voiture dans un référentiel galiléen quelles sont les forces extérieures qui s'éxercent sur elle?

[zoup1]

Les forces extérieures qui s'exercent sur la voiture, c'est le poids et la réaction de la route.
Cela c'est vrai (dans le cadre de la mécanique Newtonienne) dans un référentiel Galiléen et cela reste vrai dans un référentiel qui n'est pas galiléen.
La seule chose c'est qu'on ne sait écrire les équations du mouvement invoquant des forces que dans un référentiel Galiléen.
Si on veut le faire dans un référentiel non Galiléen, on s'aperçoit alors qu'il faut invoquer des "pseudo-forces" qui tiennent compte des accélération du référentiel non galiléen. Ces pseudo-forces sont des pseudo-forces d'inerties que l'on décompose en une pseudo-force d'entrainement (dans laquelle on a un terme qui est habituellement appelé force centrifuge) et une pseudo-force de Coriolis.

Comme c'est un peu lourd de mettre pseudo a tout bout de champ, souvent on oublie le pseudo et on parle de forces (mais pour de vrai ce n'en sont pas).

[invite8f52dc8a]

et la force de frottement?

[invite7ee0012f]

Est-ce qu'une voiture qui a un mouvement rectiligne uniforme par rapport à une route durant un virage à ses forces extérieures qui se compensent: en gros, est-ce qu'une route non-droite est un référentiel galiléen?

Ca choque personne ?
Si ta voiture est dans un virage, elle n'a par définition pas de trajectoire rectiligne!
Donc non ses forces ne se compensent pas et on ne peut pas parler de référentiel galiléen.

[Universus]

Bien, si la route 'tourne' et que le mobile tourne, la voiture est toujours alignée avec la tangente du virage ; c'est comme ça que je vois la question. La voiture est, par rapport à elle-même ou à la route, toujours 'en ligne droite'. C'est plutôt dans la deuxième phrase que se trouve la question, non (si évidemment on comprend ce qu'on peut entendre par 'route est un référentiel' )?

[invite7ee0012f]

Une route n'est pas un repère en elle-même. On ne peut que la rattacher au repère terrestre (car elle est fixe par rapport à ce dernier), qui lui, est supposé galiléen.
Dans ce cas, une route rectiligne "ratachée" à la terre est elle-même "galiléenne".
Par contre, une route sinueuse (elle aussi ratachée, donc) ne pourra jamais être qualifiée de "galiléenne", car le mouvement ne serait justement plus rectiligne par rapport au repère (qui est en fait terrestre, comme dit avant).
Et oui, dans la pratique c'est super facile à vérifier lors des virages, car justement nous subissons des accelérations autres que celle de la pesenteur.
La voiture qui suit la route non droite ne persévère donc pas dans l'état dans lequel elle se trouve!
Le "mal-dit" du mouvement rectiligne pendant le virage est sans doute plus facile à comprendre une fois le repère véritablement identifié.

[Gwyddon]

Une route n'est pas un repère en elle-même. On ne peut que la rattacher au repère terrestre (car elle est fixe par rapport à ce dernier), qui lui, est supposé galiléen.
Dans ce cas, une route rectiligne "ratachée" à la terre est elle-même "galiléenne".

Bonsoir,

J'ai l'impression que tu confonds plusieurs choses, entre autre repère et référentiel.

Une route peut tout à fait constituer un référentiel, il suffit de poser bien clairement sa définition, ainsi que la définition de l'horloge (surtout si on passe en relativité restreinte).

Pour la notion de référentiel galiléen, c'est en fait plus compliqué que ce que tu dis et dépend surtout de l'échelle de temps. Le référentiel terrestre (défini comme la verticale passant par le centre de la Terre et le plan perpendiculaire à cette verticale et passant par la hauteur 0, ie r=6400 km sur cette verticale) n'est galiléen que pour des échelles de temps très inférieures à 24 h, période de rotation de la Terre sur elle-même.

En effet dès qu'une expérience dure un temps comparable à cette période, la Terre par exemple n'est plus assimilable à être en translation rectiligne uniforme par rapport au référentiel héliocentrique, qui est considéré galiléen avec une bien meilleure approximation que le référentiel terrestre (héliocentrique : centrée sur le Soleil et pointant vers 3 étoiles "fixes" dans le ciel), l'échelle de temps caractéristique étant alors la rotation du Soleil autour du centre de la galaxie (échelle de temps relativement longue vous en conviendrez )

[Etile]

Bonsoir,
Je me suis toujours poser cette question : Comment peut-on affirmer que les lois de Newton sont justes (à la i-ème décimale près) alors qu'on ne sait pas si un référentiel inertiel existe dans la réalité ?

[invite7ee0012f]

Exacte Gwyddon, et merci beaucoup.
Je portais toute mon attention sur la confusion possible entre "mouvement" et "trajectoire" vis-à-vis du premier post.
Mais si, dans ce que t'as "quoté" de mon poste précédent, on remplace le mot "repère" par celui de "référentiel", le sens est entièrement rétablit, non ?
Y a t-il d'autres choses incorrectes (autres notions mal employées) ?

PS: Donc une régle peut servir de repère (comme on parle de l'origine du repère en parlant du zéro par exemple), et on parle de référentiel quand on veut décrire un mouvement relatif à un autre, c'est bien ça ?
Merci.

[Gwyddon]

Bonsoir,
Je me suis toujours poser cette question : Comment peut-on affirmer que les lois de Newton sont justes (à la i-ème décimale près) alors qu'on ne sait pas si un référentiel inertiel existe dans la réalité ?

Un référentiel inertiel (au sens de Newton) est un référentiel dans lequel le principe d'inertie de Newton est valable ; tu fais l'expérience, tu vois que ton référentiel choisi vérifie ce principe dans l'échelle de temps utilisée, il est donc inertiel pour toi

PS: Donc une régle peut servir de repère (comme on parle de l'origine du repère en parlant du zéro par exemple), et on parle de référentiel quand on veut décrire un mouvement relatif à un autre, c'est bien ça ?
Merci.

Oui c'est ça