Relativité d'un champ magnétique

[melchisedec]

Bonjour,

J'ai cru comprendre qu'un champ magnétique n'est rien d'autre que le résultat d'un champ électrique qui se déplace. L'existence de ce champ magnétique est mis en évidence entre autres choses par l'organisation géométrique que prend par exemple une petite quantité de poudre de magnétite aux alentours de cette charge en mouvement.

Donc si à l'inverse c'est moi qui me déplace par rapport à cette charge électrique arbitraire quelconque, je trouverai que cette charge semble être l'origine spatial d'un champ magnétique.

Ma question est donc la suivante : Le comportement de la poudre de magnétite est-il dans ce cas corrélé non pas à la charge mais à mon mouvement ?
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[Deedee81]

Salut,

J'ai cru comprendre qu'un champ magnétique n'est rien d'autre que le résultat d'un champ électrique qui se déplace. L'existence de ce champ magnétique est mis en évidence entre autres choses par l'organisation géométrique que prend par exemple une petite quantité de poudre de magnétite aux alentours de cette charge en mouvement.

Oui. C'est même plus clair avec un courant électrique (lignes de champ circulaire) étant donné qu'une charge en mouvement a la salle habitude de ne passer que brièvement

Donc si à l'inverse c'est moi qui me déplace par rapport à cette charge électrique arbitraire quelconque, je trouverai que cette charge semble être l'origine spatial d'un champ magnétique.
Ma question est donc la suivante : Le comportement de la poudre de magnétite est-il dans ce cas corrélé non pas à la charge mais à mon mouvement ?

Oui... si j'ai bien compris ta question (ton corrélé). Sur le carton que tu transporterais avec toi et sur lequel tu déposerais la poudre.
Par simple symétrie ou relativité de la situation (le mot est juste, la théorie EM est une théorie relativiste et il s'agit bel et bien ici du principe de relativité).

[melchisedec]

Salut,
Oui... si j'ai bien compris ta question (ton corrélé). Sur le carton que tu transporterais avec toi et sur lequel tu déposerais la poudre.
Par simple symétrie ou relativité de la situation (le mot est juste, la théorie EM est une théorie relativiste et il s'agit bel et bien ici du principe de relativité).

Non , je prends pour hypothèse que la poudre reste à côté de l'objet chargé sans que je l'emporte avec moi et je me contente de bouger par rapport à la charge électrique. Suis-je légitime à penser de mon point de vue que la charge est à l'origine d'un champ magnétique ? si oui comment va se comporter la poudre placé à côté de la charge ?

[Deedee81]

Non , je prends pour hypothèse que la poudre reste à côté de l'objet chargé sans que je l'emporte avec moi et je me contente de bouger par rapport à la charge électrique. Suis-je légitime à penser de mon point de vue que la charge est à l'origine d'un champ magnétique ? si oui comment va se comporter la poudre placé à côté de la charge ?

Elle ne va pas indiquer de présence d'un champ magnétique (elle sera quand même peut-être influencée par le champ électrique) car de son point de vue il n'y a pas de champ magnétique.
De ton point de vue il y en a bien un, mais ce n'est pas ce que mesure la poudre.

Pour prendre un exemple quelque peu analogue. suppose que tu cours dans de l'air "immobile". Tu vas sentir du vent. Si tu portes un drapeau, il va claquer au vent.
Mais si le drapeau est immobile, il va rester en berne et le fait que toi du cours ne va évidemment rien y changer (enfin, sauf si toi tu fais trop de vent mais ce n'est pas le cas avec la charge électrique, à moins que toi même tu ne portes une charge électrique sur toi, tu ne va pas engendrer un champ magnétique en courant)
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[A voir en vidéo sur Futura]

[melchisedec]

Elle ne va pas indiquer de présence d'un champ magnétique (elle sera quand même peut-être influencée par le champ électrique) car de son point de vue il n'y a pas de champ magnétique.
De ton point de vue il y en a bien un, mais ce n'est pas ce que mesure la poudre.
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En fait le champ magnétique n’a effectivement d’existence que par rapport au référentiel d’où on l’observe et si je n’emporte pas la limaille de fer avec moi, j’aurais beau trouver légitimement que le bout de plastique est le siège d’un champ magnétique, ce champ n’est pas mesurable par la limaille placée dans le même référentiel que lui

Par contre ça se gâte avec un référentiel accéléré dans le principe d’équivalence masse grave = masse inerte car Einstein stipulait qu’on ne pouvait pas faire la différence depuis l’intérieur d’un référentiel (un ascenseur par exemple) qui monte à 1G entre cette accélération à 1G de l’ascenseur et ce même ascenseur au repos dans le champ de gravité. Or si, il suffit d’emporter avec soi un objet chargé électriquement et regarder si il rayonne(rayonnement d’accélération) . Or c’est là que ça se gâte : du point de vue de l’ascenseur il n’est pas censé rayonner (photons inexistants, énergie =0) mais du point de vue d’un observateur extérieur, hors de l'ascenseur, l’objet chargé placé dans l'ascenseur rayonne, donc des photons existent (énergie non nulle). Donc la sauvegarde du principe d’équivalence suppose la relativité d’une partie non négligeable de la réalité elle-même (tout ce qui se meut en accélération) , Tantôt de la matière/énergie existe, tantôt non.

[coussin]

C'est bien évidemment un très vieux problème
Il a été montré, et la démonstration n'est pas simple, qu'une charge électrique en chute libre ne rayonne pas. Parmi toutes les trajectoires accélérées, la chute libre est un peu particulière

[melchisedec]

C'est bien évidemment un très vieux problème
Il a été montré, et la démonstration n'est pas simple, qu'une charge électrique en chute libre ne rayonne pas. Parmi toutes les trajectoires accélérées, la chute libre est un peu particulière

Si vous trouvez la source de votre info je suis preneur.

Car ça voudrait dire qu'un rayonnement d'accélération ne serait pas équivalent à un champ de gravité comme le prétend la relativité générale au travers du principe d'équivalence masse grave = masse inerte

[melchisedec]

C'est bien évidemment un très vieux problème
Il a été montré, et la démonstration n'est pas simple, qu'une charge électrique en chute libre ne rayonne pas. Parmi toutes les trajectoires accélérées, la chute libre est un peu particulière

je me suis d'ailleurs toujours demandé si l'inertie n'est justement pas l'énergie dépensée à faire rayonner la matière ?

[melchisedec]

C'est bien évidemment un très vieux problème
Il a été montré, et la démonstration n'est pas simple, qu'une charge électrique en chute libre ne rayonne pas. Parmi toutes les trajectoires accélérées, la chute libre est un peu particulière

Je pense plutôt que ce n'est pas qu'elle ne rayonne pas, c'est que certains référentiels permettent ou non de le constater. Si vous êtes dans le même référentiel accéléré que la charge électrique, vous ne devez pas voir de rayonnement. Par contre un observateur extérieur lui verra ce rayonnement. C'est toujours la distinction subtile parfois entre existence d'une chose et mise en évidence de son existence.

[Deedee81]

Salut,

Si vous trouvez la source de votre info je suis preneur.

Cela a été discuté sur Futura, mais je n'arrive pas à retrouver le lien

EDIT J'ai retrouvé ce lien http://forums.futura-sciences.com/ph...ute-libre.html
A vérifier.

EDIT croisement. Et dans ton dernier message il me semble que tu dis quelque chose qui a en effet été dit dans le lien en question. Enfin, si tu vois ce que je veux dire

Car ça voudrait dire qu'un rayonnement d'accélération ne serait pas équivalent à un champ de gravité comme le prétend la relativité générale au travers du principe d'équivalence masse grave = masse inerte

Et bien si, puisque pour la relativité générale, un corps inertiel est un corps en chute libre. Donc il est naturel qu'une charge en chute libre ne rayonne pas puisque du point de vue de la relativité générale son accélération propre est nulle (contrairement à un objet posé au sol qui est accéléré vers le haut car il reçoit la force de poussée venant du sol).
Par contre un électron posé sur le sol devrait rayonné puisqu'il est accéléré vers le haut du point de vue de la relativité générale. Mais ça n'est pas possible, à cause de la conservation de l'énergie.

Les raisons sont donc claire. Mais coussin a raison en disant que la démonstration n'est pas simple. Je ne m'étais malheureusement pas plongé dans le détail de la démo à l'époque où cela avait été discuté.

[melchisedec]

Et bien si, puisque pour la relativité générale, un corps inertiel est un corps en chute libre. Donc il est naturel qu'une charge en chute libre ne rayonne pas puisque du point de vue de la relativité générale son accélération propre est nulle (contrairement à un objet posé au sol qui est accéléré vers le haut car il reçoit la force de poussée venant du sol).
Par contre un électron posé sur le sol devrait rayonné puisqu'il est accéléré vers le haut du point de vue de la relativité générale. Mais ça n'est pas possible, à cause de la conservation de l'énergie.

Les raisons sont donc claire. Mais coussin a raison en disant que la démonstration n'est pas simple. Je ne m'étais malheureusement pas plongé dans le détail de la démo à l'époque où cela avait été discuté.

Salut,

Non je ne sais ce que vous vouliez dire, je me suis fait naturellement cette remarque qui découlait du problème de référentiel abordé précédemment avec un mouvement rectiligne uniforme J'ai donc déduit que dans un référentiel accéléré, on ne peut pas constater un rayonnement si on est soi même immobile dans ce référentiel.

Si un objet au sol est sensé rayonner et perdre de l'énergie, ne serait-ce pas précisemment une pierre d'achoppement pour la relativité générale ?

Cette notion d'accélération propre est étrange car elle semble renvoyer à un référentiel absolu (celui de Newton ?) . Qui dit accélération suppose énergie pour la développer, or la notion d'énergie ne peut pas être relative me semble t'il ?

[Nicophil]

Bonjour,

En anglais : https://en.wikipedia.org/wiki/Parado...tational_field

[Deedee81]

Si un objet au sol est sensé rayonner et perdre de l'énergie, ne serait-ce pas précisemment une pierre d'achoppement pour la relativité générale ?

Non, parce que cela se démontre dans le cadre de la RG (et comme tu l'as dit, ça dépend de l'observateur en plus !).
Bien que je ne me sois pas penché sur cette démonstration.

Merci à Nicophil pour le lien.

[melchisedec]

Non, parce que cela se démontre dans le cadre de la RG (et comme tu l'as dit, ça dépend de l'observateur en plus !).
Bien que je ne me sois pas penché sur cette démonstration.

Merci à Nicophil pour le lien.

ET qu'en est-il de cette notion "d'accélération propre" qui semble fleurer bon le repère absolu de Newton ?

[coussin]

Toute les quantités "propres" sont dans le référentiel où l'objet est immobile (donc un référentiel "attaché" à l'objet). Rien à voir avec un repère absolu...

[Deedee81]

Dans le référentiel de l'objet, évidemment, la vitesse et l'accélération sont.... nuls.

Mais en RG (tout comme en RR d'ailleurs) on travaille avec des objets mathématiques comme les quadrivecteurs ou les quadritenseurs. Et en tant qu'objet mathématique en soit (donc pas les composantes des vecteurs) ces objets sont invariants. Ce sont des objets mathématiques définis en un point de la variété espace-temps. Il y a donc un sens à parler d'accélération propre.......... bien que je crois que je fais un abus de langage là, je ne pense pas que ce soit l'appellation habituelle. Désolé. C'est à vérifier. (*)

Plus haut, lorsque je parlais d'accélération propre, il serait donc peut-être plus sain de dire "somme des forces non gravitationnelles agissant sur l'objet". C'est non nul pour un objet posé sur le sol et nul pour un objet en chute libre.

(*) Je viens d'aller vérifier. https://en.wikipedia.org/wiki/Proper_acceleration C'est bien la somme des forces divisé par la masse du corps. C'est l'accélération physique mesurable, avec un accéléromètre. Un tel accéléromètre indique "g" pour un objet posé au sol et 0 pour un objet en chute libre.
Voir aussi https://en.wikipedia.org/wiki/Proper...or_derivations pour l'histoire des quadrivecteurs accélération.

Désolé pour mon manque de clarté dans ce qui précédait.

[melchisedec]

Toute les quantités "propres" sont dans le référentiel où l'objet est immobile (donc un référentiel "attaché" à l'objet). Rien à voir avec un repère absolu...

Reste que comme je disais précédemment qui dit accélération de quelque chose de matériel dit énergie, l'énergie totale d'un objet est-elle relative à un référentiel ?

Exemple quand je tire une balle de fusil vers une cible, selon le principe de relativité, la cible peut tout aussi bien avoir l'énergie cinétique qu'on croit ordinairement attribuée à la balle non ?

[Deedee81]

l'énergie totale d'un objet est-elle relative à un référentiel ?

Ben oui. Ca c'est déjà vrai en RR et même en mécanique classique. 1/2mv² ça dépend de la vitesse. Et celle-ci dépend du référentiel.

Exemple quand je tire une balle de fusil vers une cible, selon le principe de relativité, la cible peut tout aussi bien avoir l'énergie cinétique qu'on croit ordinairement attribuée à la balle non ?

C'est pas une conséquence en soit du principe de relativité, c'est juste un changement de référentiel, mais oui, tu as raison. Mais ne cherche pas une conservation de l'énergie lors d'une telle transformation. Si la cible est plus massive que la balle, dans le référentiel de la balle, l'énergie cinétique de la cible sera plus grande ! (toujours ce bon vieux 1/2mv² mais avec m plus grand).

L'énergie est une quantité conservée (au cours du temps) mais pas invariante (par changement de référentiel).

[melchisedec]

OK merci beaucoup pour toutes vos réponses.

[melchisedec]

J'oubliais juste une dernière question :

Pourrait-on légitimement attribuer l'origine de l'inertie des corps à l'énergie dépensée à faire rayonner les charges qui le composent ?

[Deedee81]

Salut,

Pourrait-on légitimement attribuer l'origine de l'inertie des corps à l'énergie dépensée à faire rayonner les charges qui le composent ?

Non puisqu'on a aussi une inertie pour des corps neutres.

Et je ne parle pas seulement des corps globalement neutres (mais composés de particules chargées, comme les atomes ou les quarks d'un neutron) et qui ne rayonnent pas lorsqu'on les accélères.
Mais des particules comme le neutrino qui ont une masse, une impulsion et donc une inertie.

[melchisedec]

Salut,

Non puisqu'on a aussi une inertie pour des corps neutres.

Et je ne parle pas seulement des corps globalement neutres (mais composés de particules chargées, comme les atomes ou les quarks d'un neutron) et qui ne rayonnent pas lorsqu'on les accélères. Mais des particules comme le neutrino qui ont une masse, une impulsion et donc une inertie.

Ce qui pourrait n'être plus le cas avec le rayonnement unruh qui lui peut être vu de n'importe quel référentiel, y compris d'un neutron
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0612599

[Deedee81]

Ce qui pourrait n'être plus le cas avec le rayonnement unruh qui lui peut être vu de n'importe quel référentiel, y compris d'un neutron
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0612599

Pour ce qui est de l'anomalie Pioneer ce n'est certainement plus d'application (on a trouvé la cause).
Mais l'article reste intéressant.