quid, esque j'ai un problème?

[Floris]

Bonjour, j'ai trouvé un vieux quid et je voulais regarder ce qu'ils avais mis dans la section science.

Je regarde le chapitre de la dynamique relativiste et je lis ceci:

" La relation fondamentale de la dynamique est donc: F=d(mv)/dt = dp/dt et non F=m(dv/dt) "

Alors là deux possibilité, sois c'est la chaleur qui me fais perdre la tête ou y un bug. En effet, je ne vois pas pourquoi il y à le "et non" car c'est là même chose!

Aussi, dans le chapitre de physique quantique je lis: " En méquanique classique, l'état d'une particule est défini par sa position et sa vitesse. En méquanique ondulatoire, il est impossible de déterminer rigoureusement, au même instant, ces deux grandeurs, donc de définir exactement la trajectoire de la particule. (Jus qu'à là sa va, je continue) Cela parce que l'instrument qui permet de mesurer le phénomène perturbe la mesure. "

N'est t'il pas plus juste de dire qu'il s'agit q'une impossibilité non pas en raison de l'apareil mais en raison même de la nature quantique de ces objets? Bon je veux pas chipoter mais sa me donnera l'ocasion de voir si c'est moi qui fait erreur.

Merci à vous.
Bien amicalement
Flo
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[BioBen]

" La relation fondamentale de la dynamique est donc: F=d(mv)/dt = dp/dt et non F=m(dv/dt) "

Tu n'as pas encore vu de systèmes ou la masse varie (enfin normalement), donc tu as l'habitude d'écrire directement F=ma.
En écrivant ca tu supposes m constante, ce qui n'est pas toujours le cas.

En réalité l'équation "correcte" est bien celle du quid, soit F = dp/dt = d(mv)/dt .

[Coincoin]

Salut,
En effet, la masse n'est pas toujours constante. Tu peux étudier le mouvement d'une fusée à réaction, et tu verras que ça change tout. Et si ton Quid est vieux, ça a son importance en relativité, parce qu'on peut considérer que la masse varie avec la vitesse (c'est ce que fait Feynman par exemple). Mais d'après un sujet récent que j'ai suivi de très loin, ça serait pas le top en fait.

Cela parce que l'instrument qui permet de mesurer le phénomène perturbe la mesure. "

N'est t'il pas plus juste de dire qu'il s'agit q'une impossibilité non pas en raison de l'apareil mais en raison même de la nature quantique de ces objets? Bon je veux pas chipoter mais sa me donnera l'ocasion de voir si c'est moi qui fait erreur.

Personnellement, j'aurais dit "perturbe le système" et non "la mesure", mais ça ne me choque pas. On peut considèrer que pour effectuer une mesure, tu dois interagir avec ton système, et donc tu provoques la réduction du paquet d'ondes. La mesure perturbe le système. C'est pour cela que si on veut mesurer la vitesse et la position, l'ordre des mesures joue, et les "incertitudes" des deux mesures sont liées...

[Gwyddon]

En effet, si tu veux mesurer avec précision la position du système, tu l'éclaires (par exemple) avec une onde de longeur d'onde très courte. Mais par la formule , tu sais que cette onde est très énergétique, et donc produit des chocs inélastiques avec le système, perturbant son impulsion.

Inversement, si tu mesures avec précision son impulsion, tu es dans l'obligation d'avoir une marge d'erreur sur , donc sur la longueur d'onde, donc sur la position.

C'est, je crois, le sens de .

[A voir en vidéo sur Futura]

[Floris]

Bonjour, merci pour vos réponses. Si si, j'ai bien étudier les systèmes ou l'on peut considérer une augementation de l'inertie. Cepandant je crois que je me suis fait mal comprendre car la je ne vois pas pourquoi ils mettent "et non" alors qu'il s'agit de la même équation écrite autrement.

Pour ce qui est de l'impossibilité de mesurer les deux grandeurs, je concevais plutôt l'origine de cela comme une propriètè propre aux cacactére quantique, mais au vu de ce que vous me dite, il y a réduction du paquet d'onde donc la cause ne vien pas directement du système mais de l'observateur!
Si?

Merci encore
flo

[BioBen]

Cepandant je crois que je me suis fait mal comprendre car la je ne vois pas pourquoi ils mettent "et non" alors qu'il s'agit de la même équation écrite autrement.

Non non non.
1/ Je pense que tu n'as jamais étudié de système avec variation de masse, ca se fait d'habitude en bac+1 ou +2.
2/Ca n'est pas la même équation ! F = dp/dt implique que la masse peut varier au cours du temps (équation plus "générale" donc). F = mdv/dt implique que la masse est constante pendant toute la durée de l'étude. En clair, par exemple, tu ne peux pas utiliser F=m dv/dt si tu considères une météorite qui se désagrège dans l'atmosphère système = {météorite}.

[Chip]

Bonjour, merci pour vos réponses. Si si, j'ai bien étudier les systèmes ou l'on peut considérer une augementation de l'inertie. Cepandant je crois que je me suis fait mal comprendre car la je ne vois pas pourquoi ils mettent "et non" alors qu'il s'agit de la même équation écrite autrement.

Non, il ne s'agit pas de la même équation lorsque m n'est pas une constante. [ceci dit je n'émets pas d'avis sur ce passage du QUID car je connais très mal la relativité - mais comme il y a des spécialistes du sujet sur le forum je ne doute pas que tu auras une réponse précise!]

Pour ce qui est de l'impossibilité de mesurer les deux grandeurs [simultanément avec une précision arbitrairement élevée, NDChip], je concevais plutôt l'origine de cela comme une propriètè propre aux cacactére quantique

Tout à fait. La tournure adoptée par le QUID n'est pas correcte, elle induit en erreur sur la signification de cette inégalité de Heisenberg.

[Floris]

Bonjour à vous deux. Bon je reprend dabord sur l'inégalité d'Heisenberg. Le fait que nous ne puission mesurer les deux grandeurs simultanément se sont pas due à un phènomène de réduction du paquet d'onde mais belle et bien à une propriètè propre. Dire qu'il s'agirais d'un phénomène de réduction du paquet d'onde suposerais qu'en quelque sorte, il soit possible de d'obtenir les deux grandeurs en même temps.

Concernant cette histoire de variation de la masse, alors si je comprend bien on fait la dérivé de la masse(qui varie) et aussi celle de la vitesse(qui varie). Non?

Merci encore
Flo

[invite77e86f54]

en fait ton PFD deviens F=m(t)dv/dt +v(t)dm/dt....et ds le cas ou la masse est cste un des terme est nul...

[Coincoin]

Tu peux développer ton premier paragraphe, stp ? Je vois pas ce que tu veux dire. Le fait est que le système n'est pas dans le même état juste après la première mesure (réduction du paquet d'ondes), et donc la deuxième mesure est perturbée par le fait qu'il y ait eu la première mesure. L'ordre des mesures est crucial, et tu n'obtiens pas la même chose si tu fais les deux mesures que si tu ne fais que la deuxième.

Concernant cette histoire de variation de la masse, alors si je comprend bien on fait la dérivé de la masse(qui varie) et aussi celle de la vitesse(qui varie). Non?

Oui... Tu as

[Floris]

Ah, merci Coincoin, maintenant je comprend bien mieux avec la formulation que tu me donne, c'est tout de même plus rigoureux. Là au moins, c'est claire et rigoureux comme explication.
Merci bien
Flo

[Chip]

Le fait est que le système n'est pas dans le même état juste après la première mesure (réduction du paquet d'ondes), et donc la deuxième mesure est perturbée par le fait qu'il y ait eu la première mesure. L'ordre des mesures est crucial, et tu n'obtiens pas la même chose si tu fais les deux mesures que si tu ne fais que la deuxième.

Dans l'interprétation standard de la mécanique quantique, les inégalités de Heisenberg ne sont pas spécifiquement rattachées à un processus de mesure - ce que laisse entendre le QUID - mais sont une caractéristique du système quantique lui-même. Si on s'en tient à la tournure du QUID, on pourrait penser qu'un système quantique pourrait éventuellement être décrit par des extensions spatiales et impulsionnelles arbitrairement petites tant qu'on n'effectue pas de mesure (mesure qui serait la "cause" de ces inégalités). Ce n'est pas le cas...

[Floris]

Bonjour, oui je suis entièrement d'accord avec Chip, c'est bien pour cela que j'ai posé la question, cela me semblais pas tout à fait exact.

Bien cordialement à tous.
Floris

[inviteec3fafed]

Bonjour à tous,
juste pour une petite question...

Si on s'en tient à la tournure du QUID, on pourrait penser qu'un système quantique pourrait éventuellement être décrit par des extensions spatiales et impulsionnelles arbitrairement petites tant qu'on n'effectue pas de mesure (mesure qui serait la "cause" de ces inégalités). Ce n'est pas le cas...

Avant tout c'est évident que la tournure du QUID est malheureuse, néanmoins est-ce vraiment une erreur?? Ne peut-on pas considérer que la position et la vitesse d'une particule existent réellement précisément au même moment mais qu'il nous soit impossible de les mesurer avec une incertitude inférieure à l'inégalité d'heisenberg?
D'ailleurs comment prouver la relation d'heisenberg sans parler faire intervenir l'idée de mesure? Pour moi c'est bien le fait de vouloir mesurer la vitesse et la position à la fois le problème. Moi j'ai toujours compris que ça n'est pas le système quantique qui implique cette erreur mais la mesure sur un tel système... Ceci revient à dire que c'est bien la mesure qui perturbe le système et pas le système qui est "par nature comme ça"...

[Chip]

Avant tout c'est évident que la tournure du QUID est malheureuse, néanmoins est-ce vraiment une erreur?? Ne peut-on pas considérer que la position et la vitesse d'une particule existent réellement précisément au même moment mais qu'il nous soit impossible de les mesurer avec une incertitude inférieure à l'inégalité d'heisenberg?

Non, ça ne fonctionne pas comme ça (du moins dans l'interprétation standard de la physique quantique). Par exemple si tu envoies un faisceau laser sur un masque percé d'un petit trou, le faisceau laser va être diffracté après le trou. Ensuite tu places un deuxième masque percé de deux petites trous, suffisamment rappochés pour être éclairés par le premier faisceau diffracté. Enfin après ce second masque tu places un écran. Si les paramètres expérimentaux sont bien choisis (diamètres des trous, etc.) tu vas observer des interférences lumineuses sur l'écran. [c'est l'expérience des trous d'Young]

Que s'est-il passé? On peut l'expliquer rapidement de la façon suivante [il y a plusieurs raccourcis et abus de langage mais c'est à but pédagogique] : les photons qui passent par le trou du premier masque ont une position relativement bien déterminée juste après ce masque, par conséquent l'inégalité de Heisenberg te dit qu'ils ont un certain "étalement en impulsion" (et ce, que tu les observes ou non juste après le trou). Ceci leur permet d'éclairer à la fois les deux trous du second masque. À ce niveau ils sont à nouveau diffractés ce qui leur permet de se recouvrir et d'interférer au niveau de l'écran. Ce phénomène d'interférence perdure même si tu utilises un laser qui envoie les photons un à un (un par seconde par exemple). Ce qui signifie que la fonction d'onde de chaque photon passant par le trou du premier masque s'est véritablement étalée, correspondant à un diamètre au moins égal à la distance entre les trous du second masque. Sinon les photons ne seraient pas passés "à la fois" par les deux trous, et il n'y aurait pas d'interférences sur l'écran. L'impulsion de chacun de ces photons est donc réellement "indéterminée". Le passage par le trou du premier masque ne donne pas au hasard pour l'un telle impulsion bien déterminée, pour celui-ci une autre bien déterminée, etc. L'impulsion de chaque photon a réellement une telle "largeur" après le passage par le trou du premier écran!

[inviteec3fafed]

Ouais je connais très bien cette expérience mais j'avais jamais entendu des conclusions sur le principe d'Heisengerg à ce propos. Je vois pas bien comment l'impulsion arrive dans tes conclusions même si je vois bien à quoi elle te sert ensuite. J'en conclu que l'inégalité d'Heisenberg est une façon d'exprimer la dualité onde-corpuscule des particules... ??? Je me sens un peu perdu.
Pourquoi tout mes profs m'ont toujours dit plus ou moins la même chose que le QUID à savoir que c'est bien le fait d'observer (par des mesures) le système qui nous empêche d'être plus précis?

[mandracs]

Je pense que dans cette exemple (le masque percé), l'étalement de l'impulsion est du au trou percé qui est une sorte de mesure puisque tu peux déterminer la position des photons qui en sortent.

Par contre j'ai lu une interpretation de la stabilité de l'atome d'hydrogène à partir des inégalités. Je vais essayer de la résumé.
L'énergie de l'électon est la somme de son énergie cinétique et de son énergie potentielle



L'inégalité d'Heisenberg s'écrit :



La position la plus stable est donnée pour r=0, mais si r tend vers 0 à partir de l'inégalité on peut voir que l'impulsion va augmenter et donc l'énergie. C'est pour cela que l'atome est stable.

Alors je sais pas si cette interprétation est correcte donc si quelqu'un pouvait confirmer ou infirmer

[Gwyddon]

Je vous donne un autre exemple qui semble aller de pair avec le message de Chip.

Prenez un électron dans un puit de potentiel. Classiquement, l'état d'équilibre est l'état de plus basse énergie, et l'électron reste stable à cet état. Donc on connaît précisément et sa vitesse (nulle) et sa position (au point l'équilibre).

Mais les inégalités d'Heisenberg nous interdisent un tel constat. Conclusion : l'électron oscille sans arrêt autour de cette position d'équilibre, il n'a donc pas de position ni de vitesse précise en même temps.

[Chip]

Je vois pas bien comment l'impulsion arrive dans tes conclusions même si je vois bien à quoi elle te sert ensuite.

L'inégalité de Heisenberg position-impulsion t'impose un étalement de l'impulsion transverse après le premier écran. Ensuite le reste du système te prouve que cette étalement n'est pas seulement une dispersion statistique dans l'impulsion (transverse) des photons successifs, mais bel et bien que chaque photon a cet étalement. Autrement dit on ne peut pas se représenter chaque photon après le premier écran comme ayant une trajectoire bien définie mais inconnue car issue d'une mesure. Dans la réalité (selon l'interprétation habituelle) ces photons n'ont pas de trajectoire bien définie au sens classique (= positions bien déterminées au cours du temps). L'interprétation donnée par le QUID ne tient donc pas, elle induit en erreur sur la signification de cette inégalité de Heisenberg.

Pourquoi tout mes profs m'ont toujours dit plus ou moins la même chose que le QUID à savoir que c'est bien le fait d'observer (par des mesures) le système qui nous empêche d'être plus précis?

Je pense que c'est le résultat de la mauvaise vulgarisation de la physique quantique, je ne vois pas ce qu'on peut dire d'autre... Ça vient peut-être, historiquement, de l'interprétation faite à l'époque des expériences de pensée à propos desquelles Bohr et Einstein s'affrontaient.

La position la plus stable est donnée pour r=0, mais si r tend vers 0 à partir de l'inégalité on peut voir que l'impulsion va augmenter et donc l'énergie. C'est pour cela que l'atome est stable. Alors je sais pas si cette interprétation est correcte donc si quelqu'un pouvait confirmer ou infirmer

C'est globalement plutôt correct, mais pas complètement. En fait la simple utilisation de l'inégalité position-impulsion de Heisenberg ne permet pas de conclure complètement. Car si tu fais réellement le calcul tu te rends compte qu'en imaginant une fonction d'onde qui a une partie 1) concentrée autour du noyau et une partie 2) éloignée du noyau, l'inégalité de Heisenberg ne t'empêche pas de concentrer de plus en plus la partie 1) pourvu que tu éloignes la partie 2). Tu ne parvient donc pas à démontrer la stabilité avec cet argument. Néanmoins la démonstration de la stabilité existe (sans cette inégalité de Heisenberg) mais c'est plus technique...

[inviteec3fafed]

Ok je vous crois volontier. Merci pour la discussion et les exemples!

[mandracs]

Merci Chip pour ta réponse, juste encore une petite précision.

L'inégalité de Heisenberg position-impulsion t'impose un étalement de l'impulsion transverse après le premier écran. Ensuite le reste du système te prouve que cette étalement n'est pas seulement une dispersion statistique dans l'impulsion (transverse) des photons successifs, mais bel et bien que chaque photon a cet étalement. Autrement dit on ne peut pas se représenter chaque photon après le premier écran comme ayant une trajectoire bien définie mais inconnue car issue d'une mesure. Dans la réalité (selon l'interprétation habituelle) ces photons n'ont pas de trajectoire bien définie au sens classique (= positions bien déterminées au cours du temps). L'interprétation donnée par le QUID ne tient donc pas, elle induit en erreur sur la signification de cette inégalité de Heisenberg.

Dans cette expérience est-ce que chaque photon qui passe le 1er écran traverse toujours le 2ème écran composé des 2 fentes ?

[Chip]

Dans cette expérience est-ce que chaque photon qui passe le 1er écran traverse toujours le 2ème écran composé des 2 fentes ?

Non, puisqu'il se forme une grosse tache sur le deuxième masque : seule une petite partie des photons passe par les petits trous (la proportion dépend bien sûr des détails expérimentaux).

Une remarque : si tu fais en sorte de détecter les photons qui sont bloqués (absorbés) par le second masque, tu détecteras chacun de ces photons en un point bien précis de ce masque. Néanmoins les photons réussissant à passer ce masque seront bien passés "par les deux trous à la fois" comme le montre la figure d'interférence se formant sur l'écran final.