Référentiel en chute libre => Référentiel galiléen ?

[Urgon]

Je me pose une question, après avoir lu http://fred.elie.free.fr/ascenseur_c...mpesanteur.htm : un référentiel en chute libre est-il nécessairement galiléen ?

Il me semblait que oui (le principe d'inertie est nécessairement vérifié dans un référentiel en chute libre). Or, on trouve dans le lien sus-cité :

Pour commencer le raisonnement, n'oublions pas que la seconde loi de Newton (somme des forces = ma, où a est l’accélération) doit s'écrire dans un référentiel galiléen, c'est-à-dire un référentiel translaté à vitesse uniforme. Or celui-ci n'est sûrement pas le référentiel de l'ascenseur qui est soumis aux accélérations ou aux décélérations, l’ascenseur se réduit à un référentiel galiléen uniquement lorsqu'il se déplace à vitesse constante.

Cela me semble faux. Qu'en pensez-vous ?
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[mamono666]

non, c'est juste. Un référentiel galiléen l'est s'il est en translation uniforme avec un autre référentiel galiléen.

donc s'il est accéléré comme pour une chute libre entre autre, il ne l'est pas.

[invite58a61433]

Bonjour,

Un référentiel en chute libre est accéléré donc il n'est pas galiléen.

http://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9..._galil%C3%A9en

Pour commencer le raisonnement, n'oublions pas que la seconde loi de Newton (somme des forces = ma, où a est l’accélération) doit s'écrire dans un référentiel galiléen, c'est-à-dire un référentiel translaté à vitesse uniforme. Or celui-ci n'est sûrement pas le référentiel de l'ascenseur qui est soumis aux accélérations ou aux décélérations, l’ascenseur se réduit à un référentiel galiléen uniquement lorsqu'il se déplace à vitesse constante.

Cela me semble faux. Qu'en pensez-vous ?

ça me semble juste. Il suffit de se référer à la définition du référentiel galiléen.

[Urgon]

Bonjour,

Un référentiel en chute libre est accéléré donc il n'est pas galiléen.

http://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9..._galil%C3%A9en

ça me semble juste. Il suffit de se référer à la définition du référentiel galiléen.

Soit. Mais je voudrais comprendre, pas accepter une définition sans comprendre. Pourquoi et en quoi les lois de Newton ne sont pas valides dans un référentiel (uniformément) accéléré, comme un référentiel en chute libre (ou autrement dit, en impesanteur) ?

Car la vraie définition d'un référentiel Galiléen est que c'est un référentiel dans lequel les lois de Newton sont valides.

[A voir en vidéo sur Futura]

[mamono666]

c'est juste que quand tu appliques les lois de newton dans le référentiel fixe, ton accélération sera:



mais si tu te place dans le référentiel mobile, l'accélération de ton objet sera uniquement ....donc les autres termes manques, il faut donc ajouter les force d'inertie pour combler se manque.

Par contre, si la vitesse de ton référentiel était constante (et pas accéléré comme dans la chute libre), alors a ce moment là, il n'y a plus d'accélération d'entrainement puisque vitesse du ref constante.
Et il n'y a pas de coriolis, puisque vistesse constante en norme et en "direction" aussi, donc pas de rotation....

or

Omega est nul donc....coriolis aussi.


Du coup avec une vitesse constante, tout va bien, les accélérations sont les meme dans les deux référentiel.

[invitea29d1598]

Pourquoi et en quoi les lois de Newton ne sont pas valides dans un référentiel (uniformément) accéléré, comme un référentiel en chute libre (ou autrement dit, en impesanteur) ?

car si tu réfléchis dans ce référentiel tu dois prendre en compte une force d'inertie d'entrainement qui compense quasiment la force de gravitation. D'après Newton la gravitation est une "vraie force" qui garde donc la même forme dans tous les référentiels. Un référentiel newtonien doit donc être d'une certaine façon "immobile par rapport à un champ de gravitation donné" pour être "galiléen".

en revanche, d'après Einstein, la force de gravitation entre [en grande partie, y'a une subtilité] dans le cadre des "pseudo-forces d'inertie". Le référentiel localement inertiel est donc celui qui est en chute libre, la quasi-compensation entre ce que Newton appelle force d'inertie et force de gravitation étant pour Einstein juste une preuve du fait qu'on est dans un référentiel localement inertiel où il n'y a pas de (pseudo-)force d'inertie.

pour résumer :

- Newton : inertiel = repos dans le champ de gravitation ; chute libre = pas inertiel

- Einstein : (localement) inertiel = chute libre ; "repos dans le champ de gravitation" = pas inertiel d'où pseudo-force d'inertie que Newton appelle vraie force de gravitation

[Urgon]

pour résumer :

- Newton : inertiel = repos dans le champ de gravitation ; chute libre = pas inertiel

- Einstein : (localement) inertiel = chute libre ; "repos dans le champ de gravitation" = pas inertiel d'où pseudo-force d'inertie que Newton appelle vraie force de gravitation

Merci pour ta réponse très claire, RVincent. Il me semble avoir compris maintenant les tenants et les aboutissants.

Mais doit-on en tirer comme conclusion que la définition d'un référentiel Galiléen référence implicitement la vision "Newtonienne" ? Pourquoi la définition officielle d'un référentiel Galiléen ne référence pas la vision "Einsteinienne", plus récente et plus complète, et ne donne-t-elle pas à un référentiel (uniformément) accéléré le statut de "Galiléen" ?

Question subsidiaire : existe-il une expérience (même de pensée) que l'on pourrait faire dans un ascenceur en chute libre qui mettrait en évidence une violation des lois de Newton ?

[invitea29d1598]

Mais doit-on en tirer comme conclusion que la définition d'un référentiel Galiléen référence implicitement la vision "Newtonienne" ?

idéalement, oui. En pratique, c'est à toi de voir selon le contexte...

Pourquoi la définition officielle d'un référentiel Galiléen ne référence pas la vision "Einsteinienne", plus récente et plus complète,

en fait pour être rigoureux on devrait séparer "galiléen" (inertiel chez Newton) de "lorentzien" ou "minkowskien" (inertiel chez Einstein), le terme "inertiel" pouvant désigner l'un ou l'autre... mais si tu commences à dire à un lycéen qui galère déjà un peu avec la mécanique que pour être inertiel faut être en chute libre et que la gravitation n'est pas une force, tu compliques tout inutilement : la rigueur n'est pas toujours bienvenue et dans la plupart des situations le point de vue newtonien est suffisant...

et ne donne-t-elle pas à un référentiel (uniformément) accéléré le statut de "Galiléen" ?

y'a quand même un truc qui semble t'avoir échappé : pour Einstein aussi un référentiel "uniformément accéléré" n'est pas inertiel. Le référentiel en chute libre n'est pas accéléré selon lui, le terme "accéléré" signifiant "soumis à une vraie force" [c'est-à-dire pas à la gravitation]. Pour Einstein, c'est nous, immobiles à la surface de la Terre, qui sommes accélérés : nous sommes constamment soumis à la résistance du sol qui nous accélère "vers le haut" et nous empêche d'avoir un mouvement inertiel (qui serait la chute libre). C'est d'ailleurs ce que mesure un accéléromètre... cf ce fil (solution dans le message 38)

pour être un tout petit peu plus complet et technique : une trajectoire en chute libre se fait le long d'une géodésique de l'espace-temps, et une telle courbe correspond à un quadri-vecteur accélération nul.

[Urgon]

OK. Tout est clair. Merci !

[invite1ab59cc3]

Oui je comprends bien, pourquoi notre accélération est nulle, alors que nous sommes dans un champs d'accélération de la terre.

Notre vecteur accélération étant le même que celui de la terre, nous ne percevons pas directement cette accélération , car il n'y a pas d'accélération
relative entre nous est la terre.

Mais ma question, va plus loin...

Car dans l'absolu, tout se passe bien comme si en tout point de la surface de la terre nous étions dans un ascenceur en accélération uniforme, provenant du centre de la terre. Dans ces ascenceurs fonçants vers le ciel, nous aurions cette même sensation sur sur terre...

Ce que je ne comprend pas c'est comment appliquer le modèle de l'ascenceur...qui lui ne travaille qu'avec la notion d'inertie, et d'accélération. sans faire appelle au concept de champ.

Si on arriver à expliquer le champ gravitaionnel ainsi...
La gravitation deviendrait juste une résultante de l'inertie de la matière et de ses mouvements relatifs...

PLus besoin d'une force supplémentaire qu'on appelle Gravité.
Je trouve la Gravité suspecte comme force.

Le seul truc qui arrive à chatouiller la gravité que je connaisse, c'est le gyroscope...

Peut-ton expliquer la gravité comme un effet gyroscopique , d'une particule lambda, qui serait affectée d'un moment d'inertie ?


Cordialement,
Mumyo

[invite1ab59cc3]

Je crois que mes idée converge vers le concept de Graviton...
Le graviton serait cette particule porteuse du moment d'inertie...et donc plus il y a de gravitons, plus il y a de gravité....

Génial ! C'est logique en plus et intuitif....

Sauf qu'apparement ca pose un tas d'autres problèmes.....

N'empêche que je trouve cela vachement élégant !

Le graviton est une particule élémentaire hypothétique qui transmettrait la gravité dans la plupart des systèmes de gravité quantique. Il serait donc le quantum de la force gravitationnelle. En langage courant, on peut dire que les gravitons sont les messagers de la gravité. Plus il y en a dans un champ gravitationnel, plus ce champ est puissant. Afin de répondre aux caractéristiques de l'interaction gravitationnelle, les gravitons doivent toujours mener à une interaction attractive, avoir une portée infinie et être en nombre illimité. Quantiquement, cela signifie que c'est un boson de masse nulle et de spin égal à 2. Ce qui implique qu'ils sont des luxons, particules se déplaçant à la vitesse de la lumière.
Les gravitons ont été postulés suite aux succès de la représentation des interactions dans le cadre de la mécanique quantique dans d'autres domaines. Par exemple, l'électrodynamique quantique explique très précisément l'ensemble de l'électromagnétisme du domaine macroscopique au domaine microscopique par l'échange de photons entre les charges électriques. Ainsi, les photons échangés sont responsables des forces électriques et magnétiques.
Étant donné le large succès de la mécanique quantique pour la description des autres interactions représentant les forces fondamentales de l'univers, il a semblé naturel que les mêmes méthodes devaient fonctionner pour la description de la gravitation.