Pourquoi un référentiel galiléen est-il galiléen?

[Fjord]

Bonjour,

Je me pose des questions concernant la notion de référentiel galiléen: pourriez-vous me donner votre point de vue s'il vous plaît?



Je veux bien admettre qu'il existe une classe de référentiels particuliers, appelés référentiels galiléens, où l'on a , mais je ne vois pas par quel miracle on peut précisément considérer comme galiléen les référentiels usuels (du labo, géocentrique, héliocentrique, ...).

De plus, l'hypothèse du référentiel galiléen est meilleure de labo --> géocentrique --> héliocentrique --> ..., comme si un des vrais référentiels galiléens était lié au centre de gravité de l'univers (je ne dis pas que c'est le cas!) .



Autre point: pour vérifier qu'un référentiel est galiléen, on fait des expériences de mécanique et l'on compare le résultat expérimental au résultat théorique supposant le référentiel galiléen.
Mais pour appliquer la théorie, il faut connaître l'expression des forces, et on les a déterminées en supposant le référentiel usuel galiléen!

Est-ce qu'on ne tournerait pas en rond ?



Bonne soirée,

Fjord
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[toto12345]

Bonjour,

Effectivement, il n'existe pas de référentiel parfaitement galiléen, mais que des référentiels considérés comme galiléens dans une certaine mesure.

Pour ce que j'ai compris les référentiels galiléens sont une classe de référentiels telle que:

Un référentiel est galiléen s'il est en translation rectiligne et uniforme par rapport à un autre référentiel galiléen. Dans un tel référentiel, la seconde loi de Newton s'applique.

Donc:

Si on néglige le mouvement de rotation du Soleil autour du centre de la galaxie, alors le référentiel héliocentrique peut être considéré comme galiléen.

Si on néglige le mouvement de rotation de la Terre autour du Soleil, alors le référentiel géocentrique peut être considéré comme galiléen.

Si on néglige le mouvement de rotation de la Terre sur elle même, alors le référentiel terrestre peut-être considéré comme galiléen.

Pour ces trois référentiels, le "meilleur" référentiel galiléen est donc le référentiel héliocentrique. Néanmoins, dans beaucoup d'expériences de mécanique à la surface de la Terre, on constate que le référentiel terrestre peut-être considéré comme galiléen avec une très bonne précision.

Ce qui peut-être assez étonnant vu que ça revient à considérer la Terre en translation rectiligne et uniforme (au lieu de tourner sur elle-même et autour du Soleil!)

Heureusement qu'il y a quand même un tas de phénomène où il faut tenir compte de la rotation de la Terre (déviation vers l'est, pendule de Foucault...etc.)

[Fjord]

Je suis d'accord avec ce que tu dis, mais ...:

Si on néglige le mouvement de rotation du Soleil autour du centre de la galaxie, alors le référentiel héliocentrique peut être considéré comme galiléen.

... Je ne vois pas par quel miracle le référentiel lié au centre de la galaxie est galiléen: pourquoi lui ?

Ce qui peut-être assez étonnant vu que ça revient à considérer la Terre en translation rectiligne et uniforme (au lieu de tourner sur elle-même et autour du Soleil!)

Pour moi, ça va: pour des expériences de durées classiques, tu peux linéariser la trajectoire de la Terre sans que cela ne soit une grosse approximation.

[lpeg]

Bonjour,
si on peut supposé l'univers comme isolé, il est probable que le référentiel barycentrique de l'univers est galiléen.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Fjord]

Bonsoir,

Je veux bien supposer l'univers isolé, mais je ne vois pas le lien avec le caractère galiléen ou non du référentiel lié au centre de gravité de l'univers.

Je ne vois pas comment est-ce que la thermodynamique pourrait expliquer cela .

Fjord

[lpeg]

Salut, un système est isolé s'il ne subit pas de force extérieur.

[toto12345]

Ok, je me suis peut-être mal exprimé mais je voulais juste dire qu'en réalité le concept de référentiel galiléen est purement théorique et idéal.

Il faut considérer des objets de plus en plus lointains (dont on ne puissent observer les mouvements) pour obtenir une APPROXIMATION de plus en plus valable...

Voilà, en pratique, le référentiel héliocentrique est tout de même une excellente approximation à notre échelle, mais ce n'est pas un référentiel galiléen lui non plus (comme tous les autres)

[stefjm]

Je veux bien admettre qu'il existe une classe de référentiels particuliers, appelés référentiels galiléens, où l'on a , [...]

C'est le mystère de la physique newtoniène!
Un système isolé (non soumis à des forces extérieures) va à vitesse constante et un système à vitesse constante est isolé puisque non soumis à des forces extérieures.

Bref ça tourne en rond.

Il faudrait comprendre le comment de l'intégration entre force et vitesse, en particulier la constante d'intégration.

Est-ce qu'on ne tournerait pas en rond ?[/quote]

Si!

[Fjord]

Merci pour vos réponses.

Il faut considérer des objets de plus en plus lointains (dont on ne puissent observer les mouvements) pour obtenir une APPROXIMATION de plus en plus valable...

D'accord, mais indépendamment du fait que ça reste une approximation, je ne vois pas pourquoi est-ce que cela devient de plus en plus valable au fur et à mesure que l'on considère un référentiel de plus en plus éloigné: pourquoi le référentiel héliocentrique ne serait-il pas un plus mauvais référentiel galiléen que le référentiel géocentrique?

Salut, un système est isolé s'il ne subit pas de force extérieur.

OK pour cette définition, mais actuellement je ne vois pas comment en déduire ce que je recherche.

[lpeg]

Le théorème du centre de masse te dit Ma[G/Ro] = 0

d'où V[G/Ro] = cte

j'espère avoir bien compris ta question...

[stefjm]

Ok, je me suis peut-être mal exprimé mais je voulais juste dire qu'en réalité le concept de référentiel galiléen est purement théorique et idéal.

Il y a quand même une règle mathématique sur laquel les physiciens s'assoient un peu...
Lorsqu'en math, on parle d'un ensemble d'objet, la moindre des choses est d'en exhibé au moins un. (Sinon, l'ensemble vide étant affublé de toutes les propriétés, c'est un peu facile...)

En physique, on parle de ref galiléen sans jamais en exhiber un seul vrai. (que des approximations.)

On n'est pas très rigoureux! (mais c'est connu...)

Il faut considérer des objets de plus en plus lointains (dont on ne puissent observer les mouvements) pour obtenir une APPROXIMATION de plus en plus valable...

A ce propos, le très beau pendule de Foucault est assez tétu pour n'être sensible qu'aux masses les plus lointaines...

[toto12345]

pourquoi le référentiel héliocentrique ne serait-il pas un plus mauvais référentiel galiléen que le référentiel géocentrique?

Ben c'est assez simple à comprendre: à notre échelle c'est plus facile et moins faux de considérer le Soleil comme immobile (ou en MRU) que le centre de la Terre!

De la même façon, le référentiel géocentrique est "meilleur" galiléen que le référentiel terrestre: à notre échelle, il est encore plus faux de considérer un point à la surface de la Terre comme immobile où en MRU!!

Non?

[lpeg]

C'est bon à savoir :
"Lorsqu'en math, on parle d'un ensemble d'objet, la moindre des choses est d'en exhibé au moins un. (Sinon, l'ensemble vide étant affublé de toutes les propriétés, c'est un peu facile...)"
Merci à toi Stefjm

[Fjord]

j'espère avoir bien compris ta question...

Ma question est de savoir si le référentiel lié au centre de gravité de l'univers est galiléen, et si oui pourquoi?

Le théorème du centre de masse te dit Ma[G/Ro] = 0

d'où V[G/Ro] = cte

Ro est le référentiel lié au centre de gravité de l'univers?

Si oui, je souhaite démontrer qu'il est galiléen et tu le supposes pour appliquer le théorème du centre de masse .

[Fjord]

Ben c'est assez simple à comprendre: à notre échelle c'est plus facile et moins faux de considérer le Soleil comme immobile (ou en MRU) que le centre de la Terre!

De la même façon, le référentiel géocentrique est "meilleur" galiléen que le référentiel terrestre: à notre échelle, il est encore plus faux de considérer un point à la surface de la Terre comme immobile où en MRU!!

Immobile par rapport à quoi?

L'immobilité est une notion relative: on ne peut être immobile que par rapport à quelque chose.

Si tu dis immobile par rapport au centre de gravité de l'univers, alors ton explication est bonne... si l'on considère le référentiel lié au centre de gravité de l'univers comme galiléen, ce que je cherche à démontrer!

[LPFR]

D'accord, mais indépendamment du fait que ça reste une approximation, je ne vois pas pourquoi est-ce que cela devient de plus en plus valable au fur et à mesure que l'on considère un référentiel de plus en plus éloigné: pourquoi le référentiel héliocentrique ne serait-il pas un plus mauvais référentiel galiléen que le référentiel géocentrique?
.

Bonjour.
Cela n'a rien à voir avec l'éloignement. Peut-être que le centre de masses de l'univers se trouve près du soleil. Personne ne peut démontrer le contraire. Au fins pratiques, un système est inertiel (oui, je préfère l'ancienne dénomination) si les lois de Newton sont applicables. Cela dépend de la précision des mesures. À mesure que la précision augmente il faut chercher des systèmes qui subissent des forces externes les plus faibles. Et une façon de le trouver est de chercher des objets qui tournent le moins possible, comme le centre de l'amas de galaxies local.
Le centre de masses de l'univers est nécessairement inertiel, puisque l'univers comprend tout. Et comme il n'y a rien en dehors de l'univers, celui ci ne peut pas subir des forces externes.
Au revoir.

[lpeg]

Ro est un référentiel galiléen pris au hasard...

[toto12345]

Il y a quand même une règle mathématique sur laquel les physiciens s'assoient un peu...
Lorsqu'en math, on parle d'un ensemble d'objet, la moindre des choses est d'en exhibé au moins un. (Sinon, l'ensemble vide étant affublé de toutes les propriétés, c'est un peu facile...)

En physique, on parle de ref galiléen sans jamais en exhiber un seul vrai. (que des approximations.)

On n'est pas très rigoureux! (mais c'est connu...)

LE référentiel galiléen est un concept théorique et idéal. Je ne vois pas comment peut-on "exhiber" un concept théorique ??


En fait, les référentiels galiléens constituent une classe d'équivalence. Si on tient un référentiel pour galiléen alors tous ceux qui sont en MRU par rapport à ce référentiel sont aussi galiléen. Le problème est effectivement qu'il n'y en ai aucun de réellement galiléen mais il n'y en a que des approximations plus ou moins bonnes...

Je ne vois pas ce qu'il y a qui n'est pas rigoureux dans cette démarche?

C'est parfaitement clair: les référentiels galiléens n'existent pas, n'empêche que ça nous aide vachement d'en CONSIDERER un comme galiléen (celui qui nous arrange en fonction des expériences).

[toto12345]

Immobile par rapport à quoi?

L'immobilité est une notion relative: on ne peut être immobile que par rapport à quelque chose.

Oui, tout mouvement est relatif. Je dis immobile ou en mouvement rectiligne uniforme!

Par rapport à quoi? Ben par rapport à un référentiel qui serait galiléen, lui...

[Fjord]

L'univers ne subit pas de forces extérieures, mais comment en conclure que le référentiel lié au centre de gravité de l'univers est galiléen?

La seule chose que je peux tirer de cette information, c'est que l'univers est se déplace à vitesse constante par rapport à l'extérieur de l'Univers (qui est vide... ): et encore, il faudrait pour démontrer cela que je suppose un référentiel galiléen extérieur à l'Univers... C'est une spirale sans fin !

[toto12345]

Bonjour.
Cela n'a rien à voir avec l'éloignement. Peut-être que le centre de masses de l'univers se trouve près du soleil. Personne ne peut démontrer le contraire. Au fins pratiques, un système est inertiel (oui, je préfère l'ancienne dénomination) si les lois de Newton sont applicables. Cela dépend de la précision des mesures. À mesure que la précision augmente il faut chercher des systèmes qui subissent des forces externes les plus faibles. Et une façon de le trouver est de chercher des objets qui tournent le moins possible, comme le centre de l'amas de galaxies local.
Le centre de masses de l'univers est nécessairement inertiel, puisque l'univers comprend tout. Et comme il n'y a rien en dehors de l'univers, celui ci ne peut pas subir des forces externes.
Au revoir.

D'accord pour la dénomination de système inertiel!

Ok, mais peut-on définir la position du centre de masse de l'Univers????????

[Fjord]

Par rapport à quoi? Ben par rapport à un référentiel qui serait galiléen, lui...

Par rapport à ce référentiel inconnu, pourquoi serait-il moins faux de considérer le Soleil comme immobile ou en MRU que le centre de la Terre?

[lpeg]

Il n'existe pas de référentiel galiléen "physique" moi je te parlai du référentiel barycentrique qui est aussi une vue théorique.

Le centre de l'univers et trois étoiles éloignées du fait que l'univers est très très grand constitue un excellent référentiel galiléen.

[toto12345]

Par rapport à ce référentiel inconnu, pourquoi serait-il moins faux de considérer le Soleil comme immobile ou en MRU que le centre de la Terre?

Ben parce que nous nous trouvons au voisinage de la Terre et que pour nous, la rotation de la Terre autour du Soleil est un phénomène bien plus important (au sens mesurable) que la rotation du Soleil autour du centre de la galaxie.

Autrement dit, pour une expérience au voisinage de la Terre, sur une durée de quelques mois, on devra éventuellement tenir compte de la rotation de la Terre autour du Soleil mais certainement pas de la rotation du Soleil autour du centre de la galaxie...

C'est une histoire d'angle de rotation: sur quelques mois, quelle est la portion de rotation effectuée par le Soleil autour du centre de la galaxie? Et quelle est la portion de rotation effectuée par la Terre autour du Soleil?? Lequel de ces deux phénomènes peut être négligé plus facilement??

[stefjm]

Le centre de l'univers et trois étoiles éloignées du fait que l'univers est très très grand constitue un excellent référentiel galiléen.

Si on prend tout l'univers, il ne peut pas tourner par rapport à l'extérieur, puisqu'il n'y a pas d'extérieur!

Ouf, sinon, comme Milan dans le grand blond :
On tourne en rond , merde ! On tourne en rond , merde ! On tourne en rond , merde ! Il nous ballade depuis le début , il joue avec nos nerfs !

[lpeg]

OK....

[Fjord]

Ben parce que nous nous trouvons au voisinage de la Terre et que pour nous, la rotation de la Terre autour du Soleil est un phénomène bien plus important (au sens mesurable) que la rotation du Soleil autour du centre de la galaxie.

Je crois que ça dépend du référentiel que tu choisis: si tu prends un référentiel lié à la Terre, cette dernière est immobile, alors que le Soleil est en mouvement: dans ce cas, c'est le mouvement de la Terre par rapport au référentiel qui est négligeable comparé au mouvement du Soleil par rapport au référentiel.

... autour du centre de la galaxie

Tu raisonnes par rapport à un référentiel lié au centre de la galaxie: tu supposes qu'il est galiléen, alors que c'est ce que je cherche à démontrer!

[toto12345]

Peut-être que le centre de masses de l'univers se trouve près du soleil. Personne ne peut démontrer le contraire.

Donc, si je comprends bien, si j'affirme que le centre de l'Univers se situe exactement au niveau de mon nombril, personne ne peut démontrer le contraire??? Interessant, ça!!

[stefjm]

LE référentiel galiléen est un concept théorique et idéal. Je ne vois pas comment peut-on "exhiber" un concept théorique ??

En trouver un qui marche sans approximation par exemple, mais c'est mal barré.

En fait, les référentiels galiléens constituent une classe d'équivalence. Si on tient un référentiel pour galiléen alors tous ceux qui sont en MRU par rapport à ce référentiel sont aussi galiléen. Le problème est effectivement qu'il n'y en ai aucun de réellement galiléen mais il n'y en a que des approximations plus ou moins bonnes...

Et le MRU, pour le définir, on a besoin d'un ref galiléen. Ca tourne en rond...

Je ne vois pas ce qu'il y a qui n'est pas rigoureux dans cette démarche?

C'est un raisonnement circulaire avec les défauts d'un raisonnement circulaire.

C'est parfaitement clair: les référentiels galiléens n'existent pas, n'empêche que ça nous aide vachement d'en CONSIDERER un comme galiléen (celui qui nous arrange en fonction des expériences).

Entourloupe habituelle pour justifier le raisonnement circulaire.

Je ne critique pas, je constate.

Je ne dis pas que ce n'est pas pratique un ref galiléen. (inertiel)
je dis que c'est intrigant, tout comme le pendule de Foucault, et je reconnais humblement que je n'ai rien de mieux à proposer.

J'ai juste un peu de mal avec le "Y pas de problèmes" de la définition du ref inertiel...

Voilà.

[toto12345]

Je crois que ça dépend du référentiel que tu choisis: si tu prends un référentiel lié à la Terre, cette dernière est immobile, alors que le Soleil est en mouvement: dans ce cas, c'est le mouvement de la Terre par rapport au référentiel qui est négligeable comparé au mouvement du Soleil par rapport au référentiel.


Tu raisonnes par rapport à un référentiel lié au centre de la galaxie: tu supposes qu'il est galiléen, alors que c'est ce que je cherche à démontrer!

Non, le Soleil tourne autour du centre de la galaxie, quoi qu'il en soit...
Le fait que ce soit la Terre qui tourne autour de Soleil ou l'inverse, ou la galaxie qui tourne autour du Soleil ne change strictement rien au problème, pour nous et pour un intervalle de temps identiques, la rotation de laTerre autour du Soleil (ou l'inverse) est un phénomène qu'il faut davantage prendre en compte que la rotation du Soleil autour du centre de la galaxie (ou l'inverse). Tout en sachant qu'aucun de ces référentiels n'est galiléen.

Sinon, je ne comprends pas bien ce que tu veux dire dans cette phrase:

"c'est le mouvement de la Terre par rapport au référentiel qui est négligeable comparé au mouvement du Soleil par rapport au référentiel."