Le principe d'équivalence expliqué a un nul, c'est-à-dire moi

[LeGred]

Bonjour tout le monde, voila quelques temps que je m’intéresse à l'astronomie et afin de comprendre d'avantage toutes les lois physiques qui régit cette univers, bah je me suis mit à la physique en partant de 0.
Je vous caches pas le fait que je m'arraches totalement les cheveux en ce moment

J'ai bien compris que la physique ce n'etait pas uniquement ce qui pouvait être observé et que les expériences de pensées n'ont absolument rien d'intuitif, surtout pour un néophytes.

Le problème qui ce pose en ce moment, c'est ma difficulté à comprendre le principe d'équivalence et la théorie de l'universalité de la chute des corps, et j'en appelle vraiment à votre aide
J'ai fait le tour du forum, mais soit j'suis trop con, soit y'a un détail qui est sous mon nez mais je m'obstine a ne pas vouloir le comprendre

Bon,

J'ai compris que la masse d'un objet n'importe pas dans la chute et que les objets tombent tous à la même vitesse. (je serais incapable d'expliquer pourquoi en fait )

Ensuite,

Donc la masse grave (qui couple la masse + l'acceleration de l'objet) n'intervient pas dans la chute, mais il faut alors prendre en compte la masse inertielle qui est la résistance qu'oppose un objet au mouvement. C'est bien ça ?
Alors dans ce cas quand on dit d'un objet que : " sa trajectoire dans un champs de gravitation ne dépend pas de sa masse " , ça ne dépend pas de la masse en gramme ou Kg mais de la masse inertielle ? ou alors d'une force totalement inconnu ?

Vous voyez un peu ou j'en suis, ça patauge sévère quand même



Je peux dire que une acceleration simule un champs de gravitation et annule un champs de pesanteur mais je n'arrive absolument pas à l'expliquer ( sauf avec un exemple d'un ascenseur en chute libre ou de fusée sur terre et une autre dans le vide totale sans attraction gravitationnelle)


J'ai réellement besoin de comprendre pour passer à la relativité générale qui en découle.
Bon vous pouvez vous moquer de moi
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[phys4]

J'ai compris que la masse d'un objet n'importe pas dans la chute et que les objets tombent tous à la même vitesse. (je serais incapable d'expliquer pourquoi en fait )

Bonjour, alors cela commence ici : vous avez entendu que la pesanteur ce n'est qu'une accélération, cette première observation nous vient de Galilée qui a observé que tous les corps tombent ensemble tant qu'il n'y a pas une cause de freinage, l'étude de la loi de chute, lui a montré que c'était une accélération commune à tous les corps.
il n'avait pas encore le moyen de dire : ce n'est qu'une accélération !
Einstein a franchi le pas de supposer que ce n'est effectivement qu'une accélération.
En conséquence, si vous êtes enfermé dans une cabine en chute libre, vous ne ressentez plus aucune pesanteur et les objets autour de vous sembleront flotter dans la cabine puisqu'ils ont la même trajectoire.

Vous pouvez oublier l'histoire de la masse grave et de la masse inerte si vous ne les avez jamais comprises, puisque le principe d'équivalence supprime la différence entre les deux.

Je peux dire que une acceleration simule un champs de gravitation et annule un champs de pesanteur mais je n'arrive absolument pas à l'expliquer ( sauf avec un exemple d'un ascenseur en chute libre ou de fusée sur terre et une autre dans le vide totale sans attraction gravitationnelle)

Il n'y a rien à expliquer, sinon qu'une accélération ne simule pas seulement un champ de pesanteur, mais qu'elle peut remplacer une pesanteur. Inversement , un champ de pesanteur est, localement, une accélération.

[LeGred]

Donc la pesanteur est un champs d'acceleration, qui se mesure par le poids en Newton et qui attire les particules d'une masse avec les particules de la terre.
Et cette acceleration est donc la même pour deux objets de poids différent quand rien ne viens gêner le mouvement


si je regroupe ce que j'ai vue et vos dires

Si je suis dans une cabine tiré par un vaisseau vers le haut et que je n'ai pas la possibilité de voir dehors, alors je me sent comme sur terre, attiré vers le sol ( force gravitationnelle )

Si cette cabine subit une acceleration qui la pousse vers le bas , je "flotte" car je tend a resiter à l'acceleration, et mon chapeau et ma canne me semble donc être en apesanteur car la masse n'intervient pas ?

[LeGred]

Et par exemple si on prend le mouvement de la terre autour du soleil et qu'on remplace la terre par une balle de ping-pong, le mouvement reste inchangé car la masse n'intervient pas ?

ça remet donc en cause la gravité ? et c'est encore une fois du au rôle de l'acceleration ?

Desole de vous ennuyer avec mes questions, qui doivent vous sembler idiotes

[A voir en vidéo sur Futura]

[phys4]

Et par exemple si on prend le mouvement de la terre autour du soleil et qu'on remplace la terre par une balle de ping-pong, le mouvement reste inchangé car la masse n'intervient pas ?

En effet, nous ressentons la pesanteur due à la Terre, mais non celle du Soleil, puisque nous accompagnons la Terre dans son mouvement.

ça remet donc en cause la gravité ? et c'est encore une fois du au rôle de l'acceleration ?

Pourquoi voudriez vous remettre en cause la gravité ? Le fait qu'elle se manifeste par une accélération ?

Dans la loi de Newton, il suffit de remplacer la force entre les corps, par une accélération locale produite par les corps environnants et vous obtenez des résultats approximatifs mais suffisants dans la plupart des cas.

[Amanuensis]

Donc la pesanteur est un champs d'acceleration, qui se mesure par le poids en Newton et qui attire les particules d'une masse avec les particules de la terre.
Et cette acceleration est donc la même pour deux objets de poids différent quand rien ne viens gêner le mouvement

La pesanteur est un champ d'accélération ; le poids d'un objet s'exprime en Newton, et est égal à la masse de l'objet fois la valeur du champ de pesanteur là où il est.

Cette accélération est la même pour deux objets différents, elle ne dépend que du lieu.

Si je suis dans une cabine tiré par un vaisseau vers le haut et que je n'ai pas la possibilité de voir dehors, alors je me sent comme sur terre, attiré vers le sol ( force gravitationnelle )

Dans une cabine tiré par un vaisseau vers le haut, il y a un champ de pesanteur, égal à l'inverse de l'accélération de la cabine: pour un humain à l'intérieur lui et les objets à l'intérieur sont vus comme attirés vers le sol, par une force qui est leur poids, leur masse multipliée par la pesanteur.

Si cette cabine subit une acceleration qui la pousse vers le bas , je "flotte" car je tend a resiter à l'acceleration, et mon chapeau et ma canne me semble donc être en apesanteur car la masse n'intervient pas ?

Non. Si la cabine subit une accélération "vers le bas", son bas devient le haut et on est dans le même cas qu'avant.

Si la cabine ne subit aucune influence, i.e., elle n'est pas tractée par un vaisseau et elle est loin de toute masse, alors le champ de pesanteur est nul, et tout "flotte", y compris la cabine. Ce n'est pas que la masse n'intervient pas, c'est que l'absence d'influence (de force) fait que des objets initialement immobiles les uns par rapport aux autres le restent. Donc si l'humain est au milieu de la cabine immobile par rapport à la cabine, il reste au milieu de la cabine, il "flotte".

Et par exemple si on prend le mouvement de la terre autour du soleil et qu'on remplace la terre par une balle de ping-pong, le mouvement reste inchangé car la masse n'intervient pas ?

Au premier ordre, oui. C'est à dire en négligeant l'effet de la masse en orbite sur le Soleil: car tout objet ayant une masse crée un champ de gravitation.

[Mais la masse m de l'objet en orbite intervient, parce qu'elle attire le Soleil, de masse M ; l'effet sur l'orbite est d'autant plus faible que m/M est plus faible. Entre une balle de ping-pong et une balle de tennis, l'effet de la masse est négligeable.]

ça remet donc en cause la gravité ? et c'est encore une fois du au rôle de l'acceleration ?

Cela ne remet pas en cause la gravité, cela permet de la modéliser comme un champ d'accélération. Comme indiqué par Phys4, cela revient à la même chose en mécanique classique que modéliser par une force. Ce qui est un aspect du principe d'équivalence.


[Mais pour modéliser la gravitation comme similaire globalement au cas de la cabine tractée par un vaisseau, il y a un problème: manifestement, si on prend deux personnes sur Terre à l'antipode l'une de l'autre, on ne peut pas imagine un "ascenseur" tel que l'accélération de celui-ci donne l'accélération de gravitation pour les deux personnes. Faudrait imaginer que la Terre se dilate continuellement, ce qui n'est pas le cas. La Relativité Générale est une solution permettant de combiner à la fois l'idée que la Terre ne se dilate pas, et que la gravitation est un champ d'accélération similaire à l'effet dans un ascenseur, champ indépendant de la masse des objets le subissant (en ignorant les effets de ces objets sur le champ).]

[stefjm]

[Mais pour modéliser la gravitation comme similaire globalement au cas de la cabine tractée par un vaisseau, il y a un problème: manifestement, si on prend deux personnes sur Terre à l'antipode l'une de l'autre, on ne peut pas imagine un "ascenseur" tel que l'accélération de celui-ci donne l'accélération de gravitation pour les deux personnes. Faudrait imaginer que la Terre se dilate continuellement, ce qui n'est pas le cas. La Relativité Générale est une solution permettant de combiner à la fois l'idée que la Terre ne se dilate pas, et que la gravitation est un champ d'accélération similaire à l'effet dans un ascenseur, champ indépendant de la masse des objets le subissant (en ignorant les effets de ces objets sur le champ).]

Et du coup, ce n'est pas la terre qui se dilate mais l'expansion de l'uinvers à une échelle au dessus...?

[Amanuensis]

Je réponds, mais je pense que cela dépasse le cadre de la question. (Mais c'est difficile de répondre simplement quand la demande inclut "J'ai réellement besoin de comprendre pour passer à la relativité générale qui en découle. ")

Et du coup, ce n'est pas la terre qui se dilate mais l'expansion de l'uinvers à une échelle au dessus...?

C'est le passage à une géométrie non euclidienne de l'espace-temps qui permet de "casser" les effets de rigidité propres à l'euclidien.

Cela va se traduire en différents effets de "contraction" ou "dilatation", qui ont différentes applications, le cas de la Terre et de l'Univers étant deux applications indépendantes, n'ayant à voir l'une avec l'autre que via l'idée plus générale de géométrie non euclidienne.

[PPathfindeRR]

Bonjour,

J'ai bien compris que la physique ce n'etait pas uniquement ce qui pouvait être observé et que les expériences de pensées n'ont absolument rien d'intuitif

C’est tout à fait exact, la plupart du temps, toutes les lois physiques sont contre-intuitives la première fois qu’on entend son énoncé.

Faisons un test, Par exemple, prenons la première loi de newton.
Le principe d’inertie, dit :
Un référentiel galiléen est un référentiel dans lequel la première loi de Newton est vérifiée.
Dans un référentiel Galiléen, le vecteur vitesse du centre de masse d’un système reste constant si et seulement si la somme des vecteurs forces qui s’exercent sur le système est un vecteur nul.
Autrement dit, un corps à tendance à rester dans son état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme (MRU), c’est-à-dire immobile ou en déplacement en ligne droite et à vitesse constante, si et uniquement si aucune force extérieure ne s’exerce sur celui-ci.

Dans la vie courante nous n’observons jamais de corps en mouvement à vitesse constante, tous les corps en mouvement semblent décélérer, ce principe semble donc, au premier abord, contre-intuitif.
Par exemple, à vélo, il faut continuer de pédaler (exercer une force sur la pédale) pour avancer à vitesse constante.
Mais l’énoncé dit bien « seulement si aucune force extérieure ne s’exerce sur celui-ci » ; Or, diverses forces s’exercent sur celui-ci, entre autres, les divers frottements d’origines mécaniques, les frottements entre le pneu et le sol, les frottements de l’air, etc…
Autre exemple, une pierre catapultée verra sa vitesse varier durant sa phase de vol puis finalement retomber au sol causer principalement par les frottements de l’air, une forces extérieures qui s’exercera sur celle-ci.

Le problème qui ce pose en ce moment, c'est ma difficulté à comprendre le principe d'équivalence

Le principe d’équivalence veut simplement dire qu’il y a équivalence entre la gravitation (g) et une accélération (a).
En gros (le poids est une force, une masse est une masse) pour P=m*g et F=m*a ; (g) et (a) sont équivalent.

Cela veut dire en d’autres termes, isolé de tout repère extérieur, qu’on ne peut distinguer un champ de pesanteur d’une accélération.
Si on se trouve dans une cabine (sans hublot, ni repères extérieurs) et que nous somme attiré vers le sol de cette cabine, nous somme incapable par quelconque mesure de dire si notre cabine est sur terre (poser sur le sol) ou que notre cabine est accélérée vers le haut (dans l’espace et isolée de toute interaction gravitationnelle).

De même lors d'une chute libre ou en absence de toute interaction gravitationnelle, on "flotte" dans la cabine.

et la théorie de l'universalité de la chute des corps

Cela veut simplement dire que la chute des corps est universelle.

Ça nous vient de Galilée,
Tous les corps tombent de la même manière (même mouvement) dans le champ de gravité de la Terre … lorsqu’il n’y a pas de frottement de l’air ou bien dans le cas si le frottement de l’air est si faible qu’il peut être négligé.

J'ai compris que la masse d'un objet n'importe pas dans la chute et que les objets tombent tous à la même vitesse. (je serais incapable d'expliquer pourquoi en fait )

J’avoue, c’est très contre-intuitif !
L’inertie d’un corps (la difficulté de le mettre en mouvement, ou l’immobiliser) est proportionnelle à sa masse.
Pour une chute libre, soit une chute identique de deux corps, c’est comme si l’inertie empêcher de pousser plus fortement vers le bas un camion dans sa chute à cause de sa masse énorme qu’une fourmi !
Bon là ce n’est pas à prendre à la lettre ! c’est de la très mauvaise vulgarisation !

La petite histoire de la chute des corps :

Avant Galilée, à l’époque d’Aristote, tout le monde pensait que plus un objet est lourd et plus il est attiré vers le sol … donc si la force qui l’attire vers le sol est plus grande, il va plus vite !
Si je laisse tomber des objets lourds et légers, les plus lourds touchent le sol en premier … et l’observation le confirme.
Mais comme tu l’as si bien dit, l’observation en science ne suffit pas ! il faut expérimenter (physiquement et/ou par la penser si nécessaire) et ainsi vérifier ce qu’implique VRAIMENT si la loi d’Aristote est vrai !

C’est ce que Galilée à fait … il n’a pas jeté d’objet du haut de la tour de Pise (c’est une légende) ! car tout le monde se serait moqué de lui en observant les objets lourds toucher le sol en premier !
Il le fait par une expérience de pensé :
Postulons que la loi d’Aristote est vrai, que « les objets les plus lourd tombent plus vite », qu’est-ce que cette loi implique ?
Si je laisse tomber une boule de bowling et une balle de golf, la boule de bowling touche le sol en premier.
Si maintenant je les relie par une ficelle, selon la loi d’Aristote, le système (boule de bowling et balle de golf) tombe plus vite que la boule de bowling toute seule … mais en même temps, la balle de golf tombe moins vite, tend la ficelle et exerce une force sur la boule de bowling vers le haut … ce qui implique également que le système (boule de bowling et balle de golf) tombe cette fois-ci moins vite que la boule de bowling toute seule !
Il y a une auto-contradiction, autrement-dit une contradiction interne à la loi d’Aristote … on a deux résultats possibles et contradictoires !

Galilée résout le problème en disant que tous les objets tombent à la même vitesse quelle que soit leur masse, et que c’est les frottements de l’air (et seulement les frottements de l’air) qui freine la chute des corps, et que l’observation de la chute des corps était jusque-là mal interprétée.

Autre exemple pour faire simple : une maison ne tombe pas plus vite qu’une brique toute seule (dans le vide) !
Que les briques soient reliées entre-elles ou non, toutes les brique tombent à la même vitesse.
On peut découper les briques en deux c’est pareil ! puis en petit morceaux, puis en fin gravats, puis en molécules, etc… la loi de Galilée s’applique toujours (jusqu’à preuve du contraire), ça tombe de la même manière que la maison, qui elle est pourtant bien plus lourde !

[stefjm]

Dans la vie courante nous n’observons jamais de corps en mouvement à vitesse constante, tous les corps en mouvement semblent décélérer, ce principe semble donc, au premier abord, contre-intuitif.
Par exemple, à vélo, il faut continuer de pédaler (exercer une force sur la pédale) pour avancer à vitesse constante.
Mais l’énoncé dit bien « seulement si aucune force extérieure ne s’exerce sur celui-ci » ; Or, diverses forces s’exercent sur celui-ci, entre autres, les divers frottements d’origines mécaniques, les frottements entre le pneu et le sol, les frottements de l’air, etc…

J'aurais plutôt dit qu'on observe plein de déplacement d'objets (complexes) à vitesse constante.
Les trains sur les rails, les voitures sur les autoroute, les ascenseurs dans les cages.

Tous ces objets à vitesse constante subissent une résultante de force nulle, parce qu'on s'arrange pour compenser les fuites d'énergies cinétiques vers d'autres types d'énergie (potentielle, chimique, électromagnétique, électrique, etc...).