Ce postulat est-il faux ?

[andretou]

Postulat : toute force s'exerçant sur un système fait varier la quantité totale d'énergie contenue dans ce système.

Bonjour à tous
Selon vous ce postulat est-il faux ? Avez-vous éventuellement des contre-exemples ?
Merci pour vos réponses
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[MattPhoton]

Contre-exemple : une force perpendiculaire au mouvement. Typiquement, celle exercée par un champ magnétique, par exemple.

[Amanuensis]

Autre exemple de force perpendiculaire: une force centrale de module constant et un mouvement circulaire uniforme.

[Dynamix]

Salut

Exemple : mon crayon HB posé sur mon bureau .
La force "poids" ne modifie pas son énergie interne .

C' est la résultante des forces extérieures qu' il faut considérer .
Mais également leur moment .
Donc en fait le torseur statique .
Mais un torseur statique non nul n' implique pas forcément une variation d' énergie .

[A voir en vidéo sur Futura]

[andretou]

Contre-exemple : une force perpendiculaire au mouvement. Typiquement, celle exercée par un champ magnétique, par exemple.

Bonjour MattPhoton
La force de Lorentz qui s'exerce sur une particule chargée en mouvement dans un champ magnétique ne provoque-t-elle pas un rayonnement synchrotron de la particule et une diminution de son énergie cinétique ?
https://fr.wikipedia.org/wiki/Rayonnement_synchrotron

[andretou]

Autre exemple de force perpendiculaire: une force centrale de module constant et un mouvement circulaire uniforme.

Bonsoir Amanuensis
Tu veux parler de la force centrifuge ?

[albanxiii]

Bonjour,

Postulat : toute force s'exerçant sur un système fait varier la quantité totale d'énergie contenue dans ce système.

Prenons les choses dans l'ordre. D'où sort ce postulat ?

[andretou]

Salut

Exemple : mon crayon HB posé sur mon bureau .
La force "poids" ne modifie pas son énergie interne .

C' est la résultante des forces extérieures qu' il faut considérer .
Mais également leur moment .
Donc en fait le torseur statique .
Mais un torseur statique non nul n' implique pas forcément une variation d' énergie .

Bonsoir Dynamix
Du fait de sa masse, le crayon posé sur le bureau n'exerce-t-il pas localement une pression sur le bureau ?
Or, quand on applique une pression sur un objet, cet objet réorganise sa structure interne pour répondre à la pression jusqu'à ce que la pression soit trop forte et finisse par casser l'objet ou par le déformer.
Même s'il n'y a pas de déformation apparente dans le cas du crayon sur le bureau, n'y a-t-il pas malgré tout du fait de la pression un imperceptible échauffement du bureau, donc une perte d'énergie ?
D'une manière générale, appliquer une pression sur un objet (quand bien même il s'agirait de la pression d'une plume sur un rocher en granit !) ne provoque-t-il pas nécessairement un échauffement de l'objet (que cet objet soit solide, liquide ou gazeux) ?

[Dynamix]

Même s'il n'y a pas de déformation apparente dans le cas du crayon sur le bureau, n'y a-t-il pas malgré tout du fait de la pression un imperceptible échauffement du bureau, donc une perte d'énergie ?

Et mon bureau dégagerait de l' énergie tant que le crayon serait posé dessus ?
Impensable .

[pm42]

Et mon bureau dégagerait de l' énergie tant que le crayon serait posé dessus ?
Impensable .

Ben, il semblerait que certains participants dégagent de la chaleur à force de rester assis sur leur chaise à consacrer toute leur énergie à faire les fils les plus entropiques possibles.

[andretou]

Et mon bureau dégagerait de l' énergie tant que le crayon serait posé dessus ?
Impensable .

Pas tant que le crayon est posé sur le bureau, mais seulement au moment où le crayon est posé dessus.
En effet, si on raisonne avec un gaz au lieu d'un solide, toute pression sur le gaz produit un échauffement du gaz jusqu'à ce que les molécules de gaz retrouvent un état d'équilibre ; à mon avis il en va de même avec les solides, il y a un échauffement très bref (le temps que les molécules du bureau s'ajustent à la pression du crayon)...
Pour preuve, si le crayon était hyperlourd au point de casser le bureau, je pense qu'on constaterait une augmentation de la température du bureau au niveau de la zone de fracture.

[LeMulet]

Avez-vous éventuellement des contre-exemples ?

J'en vois un seul.
Une force dont l'intensité vaut 0 Newton...

A noter quand même ce point essentiel.

Aujourd'hui, la notion de force reste très utilisée, en particulier dans l'enseignement et dans l'ingénierie.
Pourtant, alors que les moments, l'énergie et les impulsions sont des grandeurs fondamentales de la physique, dans le sens où ils obéissent tous à une loi de conservation, la force peut être vue comme un artifice de modélisation, commode mais non indispensable.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Force_(physique)

[PA5CAL]

Bonsoir

Au moment où l'on pose le crayon sur le bureau, on peut raisonnablement penser que le crayon et le bureau subissent une déformation réversible. Ils ne dégagent pas d'énergie, ils en reçoivent ponctuellement.

Mais une fois le crayon posé, la force exercée par le crayon sur le bureau continue d'exister, alors que l'énergie du système n'évolue plus. Le postulat est donc faux.

[LeMulet]

Bonsoir

Au moment où l'on pose le crayon sur le bureau, on peut raisonnablement penser que le crayon et le bureau subissent une déformation réversible. Ils ne dégagent pas d'énergie, ils en reçoivent ponctuellement. Et une fois le crayon posé, la force exercée par le crayon sur le bureau continue d'exister, alors que l'énergie du système n'évolue plus. Le postulat est donc faux.

Il n'évolue plus, puisque la force vaut 0 newton...
C'est circulaire tout ça.
Si vous comprenez ce qu'est une force, le postulat est une tautologie.

Ernst Mach a fait remarquer dans son ouvrage La mécanique : Exposé historique et critique de son développement (1883) que la deuxième loi de Newton contient la définition de la force donnée par Isaac Newton lui-même.
En effet, définir une force comme étant ce qui crée l'accélération n'apprend rien de plus que ce qui est dans F→=ma→{\displaystyle {\vec {F}}=m\,{\vec {a}}} et n'est finalement qu'une reformulation (incomplète) de cette dernière équation.

Cette impuissance à définir une force autrement que par des définitions circulaires était problématique pour de nombreux physiciens parmi lesquels Ernst Mach, Clifford Truesdell et Walter Noll¹. Ces derniers ont donc cherché, en vain, à établir une définition explicite de la notion de force.


Les théories modernes de la physique ne font pas appel aux forces en tant que sources ou symptômes d'une interaction. La relativité générale utilise le concept de courbure de l'espace-temps. La mécanique quantique décrit les échanges entre particules élémentaires sous la forme de photons, bosons et gluons. Aucune de ces deux théories n'a recours aux forces. Toutefois, comme la notion de force est un support pratique pour l'intuition, il est toujours possible, aussi bien pour la relativité générale que pour la mécanique quantique, de calculer des forces. Mais, comme dans le cas de la 2^e loi de Newton, les équations utilisées n'apportent pas d'informations supplémentaires sur ce qu'est la nature intrinsèque d'une force.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Force_...de_la_physique

[LeMulet]

Ben, il semblerait que certains participants dégagent de la chaleur à force de rester assis sur leur chaise à consacrer toute leur énergie à faire les fils les plus entropiques possibles.

En tous cas certains sont peut-être plus capables que d'autres de comprendre que LA FORCE dont il est question dans le postulat, celle qui existe physiquement (celle qui produit donc un effet observable), n'est pas une composante de force... utile certes pour les calculs, mais que ces composantes sont des artifices de calcul.

[pm42]

LA FORCE

Tu es passé du coté obscur du nawak jeune padawan

[andretou]

Mais une fois le crayon posé, la force exercée par le crayon sur le bureau continue d'exister, alors que l'énergie du système n'évolue plus.

Une fois que le crayon est posé et que les molécules du bureau se sont très légèrement compressées, le système "bureau" et le système "crayon" ne forment plus qu'un seul système (ce qui ne rentre plus dans le cadre du postulat), alors qu'initialement on s'intéressait au système "bureau" sur lequel on applique une force...

[PA5CAL]

Il n'évolue plus, puisque la force vaut 0 newton...

Non. Si par exemple le crayon a une masse de 30 g, alors la force vaut environ 0,3 N.

[PA5CAL]

Une fois que le crayon est posé et que les molécules du bureau se sont très légèrement compressées, le système "bureau" et le système "crayon" ne forment plus qu'un seul système (ce qui ne rentre plus dans le cadre du postulat), alors qu'initialement on s'intéressait au système "bureau" sur lequel on applique une force...

En l'occurrence, cette force est le poids du crayon. Elle est extérieure au système crayon+bureau, puisqu'elle est exercée par la Terre.

[LeMulet]

Non. Si par exemple le crayon a une masse de 30 g, alors la force vaut environ 0,3 N.

Non, la force totale (celle qui est réelle) vaut 0 N.
La preuve : Il ne se passe rien.

[andretou]

Exemple : mon crayon HB posé sur mon bureau .
La force "poids" ne modifie pas son énergie interne .

Autre approche : en rapprochant le crayon du bureau, tu fais varier l'énergie potentielle du bureau (par rapport au crayon) qui devient nulle lorsque le crayon est posé.
Ainsi, par son seul poids (et son champ gravitationnel), le crayon fait varier l'énergie potentielle du bureau en s'approchant de celui-ci.

[PA5CAL]

Non, la force totale (celle qui est réelle) vaut 0 N.
La preuve : Il ne se passe rien.

Il ne se passe rien parce que la somme des forces et la somme des moments sont nulles. Cela ne signifie pas qu'il n'y a pas de forces.

Si l'énergie du système n'évolue pas, ce n'est pas dû à une absence de force, mais à une absence de travail des forces.

[PA5CAL]

Une fois que le crayon est posé et que les molécules du bureau se sont très légèrement compressées, le système "bureau" et le système "crayon" ne forment plus qu'un seul système (ce qui ne rentre plus dans le cadre du postulat), alors qu'initialement on s'intéressait au système "bureau" sur lequel on applique une force...

Soit dit en passant, soit on considère que le système est constitué du bureau et du crayon avant et après voir posé ce dernier sur le premier, soit on considère qu'au départ le système se limite au bureau, mais on ne change pas la constitution du système au cours de l'expérience.

Je suis parfaitement en droit de considérer que le système se limite au bureau. Le fait de poser un crayon dessus va créer une force permanente égale au poids de ce dernier. Au moment où l'on pose le crayon, la surface du bureau va très légèrement se déformer, de façon parfaitement élastique et réversible (pas d'échauffement provenant d'une déformation plastique) jusqu'à ce que la force de réaction créée par cette déformation égale ce poids, ce qui augmente l'énergie interne du bureau (cette énergie sera restituée quand le crayon sera enlevée, la surface du bureau reprenant sa forme initiale). Après avoir posé le crayon, le système « bureau » continuera à subir cette force extérieure, mais son énergie ne variera plus, parce que le travail de la réaction au poids du crayon sur sa surface sera nul.

[PA5CAL]

Oups.. Il faut lire « parce que le travail du poids du crayon sur sa surface sera nul. »

[LeMulet]

Il ne se passe rien parce que la somme des forces et la somme des moments sont nulles. Cela ne signifie pas qu'il n'y a pas de forces.

Si justement, et à mon avis c'est un point de vue tout aussi valable.
Et même je dirais qu'il s'agit d'un point de vue plus physique.

De manière général, on sait qu'il y a "une force" lorsqu'il se passe quelque-chose, c'est comme ça qu'on la met en évidence de manière observationnelle (la science c'est l'observation).
C'est comme ça qu'on les a mis en évidence lorsqu'on a commencé à "les" caractériser, une par une.
Or il se trouve que la décomposition en forces d'un certain type a changé et est très certainement amenée à changer dans le temps au fur et à mesure qu'on parvient à les unifier, et on pourrait penser que des physiciens qui auraient suivis un autre cheminement dans la découverte des composantes n'auraient pas nécessairement classifiés les "composantes" (part du modèle) de "la force" (celle qui est observable) de la même manière que nos physiciens actuels.

Si l'énergie du système n'évolue pas, ce n'est pas dû à une absence de force, mais à une absence de travail des forces.

Je connais bien entendu ce point de vue, mais comment le prouver ???
Ce qui n'est pas falsifiable n'étant pas scientifique, je vous laisse choisir votre point de vue.

[PA5CAL]

De manière général, on sait qu'il y a "une force" lorsqu'il se passe quelque-chose, c'est comme ça qu'on la met en évidence de manière observationnelle (la science c'est l'observation).

Cela n'empêche absolument pas qu'il puisse ne rien se passer en présence de forces extérieures. Quand une bille est coincée entre le sol et le pied d'un éléphant qui lui marche dessus, il ne se passe rien. Pourtant, il devrait paraître évident que la bille est soumise à des forces extérieures intenses.

D'une manière générale, ce qu'on arrive à mettre en évidence, ce n'est pas la présence des forces, mais leur travail (qui se transforme en énergie cinétique, potentielle, thermique ou autre). Si l'on remplace la bille par une balle de tennis ou par un œuf, on pourra facilement constater la présence de ces mêmes forces par la déformation de la balle ou l'éclatement de l'œuf.


Le postulat énoncé (dont on attend toujours la source -- voir le post d'albanxiii) a déjà été mis en démenti de façon sérieuse par les premières réponses apportées dans cette discussion. Je pense que ce soi-disant « débat scientifique » n'a pas sa place ici, conformément au paragraphe 6 de la charte du forum, et qu'une petite révision des principes de sciences physiques élémentaires enseignés au lycée (et vérifiés tous les jours depuis quelques siècles) ne ferait pas de mal pour éviter de poursuivre dans ces délires pseudo-scientiques.

[Dynamix]

Non, la force totale (celle qui est réelle) vaut 0 N.

La résultante des forces appliquées vaut 0
Mais la force poids vaut 0,3 N (On peut la mesurer)
Il n' y a pas de "force qui est réelle" et de "force qui n' est pas réelle" , sauf dans ta théorie personnelle qui n' pas sa place sur ce forum.

[andretou]

Quand une bille est coincée entre le sol et le pied d'un éléphant qui lui marche dessus, il ne se passe rien. Pourtant, il devrait paraître évident que la bille est soumise à des forces extérieures intenses.

Très bonne question ! L'état de la bille soumise à la pression de l'éléphant et l'état de la bille non soumise à cette pression sont-ils exactement les mêmes ?
Les tensions entre molécules à l'intérieur de la bille sont-elles identiques dans les 2 cas, alors même que l'on n'observe aucun travail à l'échelle macroscopique ?

[Cts31]

Je pense que votre débat vient du "exercer une force".

Il faut bien faire la différence entre "exercer une force croissante à partir de zéro" et "exercer une force constante pour maintenir l'équilibre ou la rotation".
Dans un problème de mécanique, c'est le plus souvent la deuxième définition.

En thermodynamique des gaz parfaits, on voit très bien la réaction de l'énergie interne grâce à la température.

La température augmente tant que la pression augmente. Quand la pression est constante, la température n'augmente plus.

[LeMulet]

Cela n'empêche absolument pas qu'il puisse ne rien se passer en présence de forces extérieures. Quand une bille est coincée entre le sol et le pied d'un éléphant qui lui marche dessus, il ne se passe rien. Pourtant, il devrait paraître évident que la bille est soumise à des forces extérieures intenses.

Evident, je ne sais pas, par contre ce qui est évident c'est que vous avez omis un point important : Le point...
Une force s'applique à un point et c'est là un point essentiel.

Sinon, effectivement, le problème est différent.
Par exemple, si vous tirez des deux côtés d'un objet non ponctuel, en l'attachant à des cordes de part et d'autre de l'objet, vous l'écartelez. La somme vectorielle des forces est pourtant nulle.
Mais si vous tirez (enfin, ça ne sera pas vous avec un article du commerce, mais une force de la nature), des deux côtés mais au niveau d'un point, il ne se passe rien.

Je pense que ce soi-disant « débat scientifique » n'a pas sa place ici, conformément au paragraphe 6 de la charte du forum, et qu'une petite révision des principes de sciences physiques élémentaires enseignés au lycée (et vérifiés tous les jours depuis quelques siècles) ne ferait pas de mal pour éviter de poursuivre dans ces délires pseudo-scientiques.

Dans ce cas, vous ne voyez effectivement pas le point qui mène au débat (très intéressant à mon sens).

D'autre part, vous semblez ne pas prendre en compte le fait que je vous ai bien dit que ce que vous "récitez", je le sais aussi.
Oui, bien sûr c'est une histoire de travail.
MAIS, si vous réfléchissez de manière logique, sur la base de ce que je vous ai expliqué : Lorsqu'on aura unifié l'ensemble des forces, que passa ?
Eh bien, il se passe que votre raisonnement ne tient plus...
Force = Effet observable, point barre, et c'est là surement un point intéressant qui me fait dire que ce postulat, effectivement faux selon votre conception première du concept de force est probablement vrai avant l'heure, pour peu qu'on ne "type" pas la force, mais qu'on considère "LA FORCE".

(Vous pouvez aussi vous épargner le concept de force, mais bon, comme c'est le sujet, on va au moins en discuter un peu ici)