Phrase incomprise / Physique Classique

[Chmiman]

Bonsoir , je n'ai pas de question particulière mais je me rappelle ne pas avoir compris cette phrase que j'ai tant cité dans mes posts sur les forces.

"Le théorème du parallélogramme des forces provient de la constatation du fait que des mouvements peuvent être combinés entre eux sans que l'ordre de cette combinaison ait une quelconque influence sur le mouvement final."


Je ne comprends pas cette histoire de combinaison et d'ordre dans le cadre du parallélogramme de deux forces exercées au même moment ! Donc pas question d'ordre ?

Si vous pouviez expliquer cette phrase avec vos mots / reformuler , c'est juste ça ma question !

Je vous remercie !
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[jacknicklaus]

Ben ca dit qu'aucune expérience connue concernant les objets physiques que l'on modélise par des (force, vitesse, etc..), n'est incompatible avec la sympathique idée que l'addition de ces objets mathématiques est commutative.

[Chmiman]

On pourrait même dire plus généralement que aucune expérience contredit l'addition des forces , non ?

[albanxiii]

C'est bien plus profond que cela et fait intervenir la structure d'espace vectoriel.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Chmiman]

J'entends bien albanxiii , mais ma question est encore plus simple , cette phrase signifie elle que Newton a constaté ce fameux parallélogramme ? Sans parler d'espace vectoriel , la réalité en elle même est elle explicable de façon plus fondamentale que ce théorème ( loi ) ?

[Chmiman]

Pour clore le sujet , et le relancer .. J'aimerais savoir à quoi appartient la composition des forces , aux principes , aux lois , aux axiomes ou aux théorèmes ?

[Amanuensis]

Ce n'est pas le genre de classification qui aide à progresser en physique.

[Chmiman]

D'accord , mais enfin ça coûte rien de me le dire si cela peut m'aider un peu, si c'est une observation on ne peut pas démontrer . Or si c'est un théorème cela découle de quelque chose de plus fondamental . Et là , ça devient intéressant car on sait où l'on met les pieds . Vous ne le savez peut être pas dans quoi c'est classé mais quoi qu'il en soit il a une classe.

[mach3]

On tourne en rond, sujet déjà abordé...

Les forces sont des vecteurs, donc on peut les représenter sous forme de bipoints, donc on peut appliquer le théorème du parallélogramme, c'est aussi bête que ça. La raison pour laquelle on peut appliquer le théorème du parallélogramme aux forces (en fait c'est à leur représentation sous forme de bipoint qu'on l'applique), c'est parce que les forces sont des vecteurs. On en a déjà parlé.

La question se résume donc à : "pourquoi les forces sont des vecteurs?". Et ce sujet là aussi nous l'avons déjà abordé auparavant. La réponse est : parce qu'on a défini la force ainsi. En définissant la force comme la dérivée de la quantité de mouvement, on impose de fait que cela soit un vecteur, parce que la quantité de mouvement est un vecteur, et la quantité de mouvement est un vecteur parce que c'est le produit d'un scalaire (la masse) par la vitesse, vitesse qui est un vecteur, et la vitesse est un vecteur parce que c'est une translation infinitésimale de l'espace euclidien divisé par un temps infinitésimal et que les translations de l'espace euclidien sont un espace vectoriel.

En définitive, c'est un décret.

Je suggère que les fils précédents sur le sujet soient relus, en profondeur.

m@ch3

[Chmiman]

Merci , d'ailleurs je venais de la faire ce matin cette relecture . Mach3 , peut on dire les choses suivantes ? :

- Une force est un vecteur car elle en a le caractère observable

- Une force suit les lois propres aux vecteurs car ces lois sont vérifiées par la réalité de l'observation .


Car je suis d'accord que la force a bien l'air d'un vecteur ( sens , norme , direction ) , mais ce n'est pas dit d'avance ( meme si maintenant apriori jusque là on en est sur ) que tous les aspects du calcul vectoriel créés par l'homme s'appliquent à la réalité , juste ça .. Car dire qu'une force est un vecteur suppose que chaque propriété des forces en corrélation avec les vecteurs a été testé !

[mach3]

En fait là n'est même pas la question : on postule le concept de force, en disant grosso modo que c'est de l'échange de quantité de mouvement entre des corps, et on regarde ce que ça fait quand on applique le concept à des observations et des expériences : on les analyse à travers la grille de lecture que nous donne le concept de force tel qu'on l'a défini. Il suffit de mesurer les quantités de mouvements des objets et leurs variations au cours du temps.
Pour un objet donné, sachant son accélération et sa masse (qu'on a mesuré d'une façon ou d'une autre), on a la force qui s'exerce sur lui, c'est après que ça devient intéressant et qu'on fait vraiment de la physique : on se pose les questions "qu'elles sont les causes de cette force?" et "quelles sont les relations entre toutes les forces présentes dans la situation observée?", etc.

En fait, si les lois de Newton étaient fausses (en fait seulement la 3e, les 2 premières ne peuvent pas être fausses parce que la deuxième est une définition et la première un cas particulier de la 2e), on pourrait quand même utiliser ce concept de force, il serait juste moins utile.

m@ch3

[Amanuensis]

(...)

C'est de la perte de temps de réfléchir ainsi à ce stade. Si vous voulez une classification, en voilà une: pendant pas mal des premières années quand on apprend la physique, tout ce qu'on apprend est dans la catégorie "recettes de cuisine". Le but de ces années-là est d'apprendre à s'en servir, à les appliquer correctement.

Se poser des questions de fond, pourquoi pas? Mais quand on ne vous donne pas de réponse rapide, alors ne perdez pas de temps sur le sujet.

[Chmiman]

Mais la théorie est elle apparue avant les observations ? ( vous semblez dire cela )


C'est un modèle , donc fait apres , non ?

Quand vous dites que les lois de Newton ne peuvent pas être fausses , je regrette , mais elle peuvent ne pas être fidèles à la réalité .

[Amanuensis]

Mais la théorie est elle apparue avant les observations ?

Les observations nourrissent les théories et les théories permettent de parler des observations.

L'origine du processus se perd dans la nuit des temps.

Quand un jeune humain grandit et apprend, il observe avant de théoriser, mais ne peut partager ses observations (donc les théoriser) qu'avec un langage. Et ce langage est appris auprès d'autres humains, qui en ont appris une version quand ils étaient eux-mêmes jeunes, et l'ont éventuellement enrichi de nouvelles observations.

[Chmiman]

Oui je comprend , y'a les premières observations puis en cascade on essaye de faire des liens , le fameux raisonnement scientifique naît.

[mach3]

Quand vous dites que les lois de Newton ne peuvent pas être fausses , je regrette , mais elle peuvent ne pas être fidèles à la réalité .

Je parle seulement des deux premières. La deuxième peut être interprétée comme une définition du concept de force. Dans ce cas elle n'est jamais fausse. Il n'y a pas de référence à la "réalité", c'est juste une définition du concept de force, qui peut très bien n'avoir aucun lien avec le concept "courant" de force, celui de la vie de tous les jours. Bon, évidemment, si il n'y avait pas de lien, on ne l'aurait peut-être pas appelé ainsi.

On pourrait voir les choses dans un autre sens ceci dit, admettre l'existence de forces comme point de départ, et admettre que ce sont des vecteurs, et dans ce cas la deuxième loi de Newton pourrait être fausse, car, par exemple, une certaine force donnée ne donnerait pas lieu à une accélération correspondante... Mais je n'aime pas cette manière de voir, pour plusieurs raisons:
-on est obligé d'admettre le caractère vectoriel des forces (ce qui semble d'ailleurs vous gêner)
-si on tombe sur une force qui invalide la seconde loi, le réflexe n'est pas d'abandonner la seconde loi mais de postuler une autre force qui annule la première...

Il est plus fructueux de définir la force totale exercée sur un objet via la seconde loi de Newton, le concept est vectoriel par construction (et cette force totale peut donc être décomposée en plusieurs contributions) et il n'y a plus qu'à mesurer les forces et étudier leurs relations et leurs causes, pour découvrir la 3e loi par exemple.

m@ch3

[Chmiman]

Je suis d'accord , mais on ne va pas se mentir Mach3 , la première et la deuxième loi découlent de l'expérience . Ce sont des définitions certes , mais si demain l'expérience les invalident , sans parler de force qui annule une autre , elles doivent être incohérentes avec la nature, donc fausse dans ce sens là.

D'ailleurs , vouloir proposer une force qui annule l'autre serait vouloir forcer un modèle qui visiblement ne marche pas !

Si les faits ne changent pas , les 3 lois sont justes , si les faits changent , je ne vois pas comment la première et la seconde pourrait être justes puisque définies sur une certaine réalité des choses . Moi je trouve cela cohérent l'aspect vectoriel des forces , j'ai juste du mal à m'imaginer que la nature annule les forces pour être à l'équilibre , je pense que c'est plus fondamental .

[Amanuensis]

Les lois de Newton (la mécanique classique) sont invalidées depuis longtemps!

Ce n'est pas parce qu'une théorie est connue pour être "fausse" (en pratique, "approximative") qu'on ne l'inclut pas dans les "recettes de cuisine".

[mach3]

Je suis d'accord , mais on ne va pas se mentir Mach3 , la première et la deuxième loi découlent de l'expérience . Ce sont des définitions certes , mais si demain l'expérience les invalident , sans parler de force qui annule une autre , elles doivent être incohérentes avec la nature, donc fausse dans ce sens là.

on se comprend pas... Mon point c'est qu'on se donne la cinématique dans un espace euclidien et qu'on défini un "machin" d'un objet comme le produit de sa masse par son accélération. Quoi qu'il arrive, pour tout objet, de toute masse et de toute accélération, je peux calculer un "machin" que je nomme "somme des forces" appliquée sur lui, indépendamment de la réalité physique de ce "machin". Et de par la définition, et bien la somme des forces sera toujours la masse fois l'accélération, il n'y aura pas d'exceptions, sinon elles auraient été incluses dans la définition.
Ce qui découle de l'expérience, ce n'est pas le "machin", mais les relations entre les "machins", comment ils évoluent, comment on peut les modifier. Par exemple le fait que la somme de tous les machins soit nulle (3e loi de Newton ou conservation de la quantité de mouvement). Ca ça se vérifie ou s'invalide par l'expérience.

m@ch3

[Chmiman]

Oui je vois mieux , de plus je ne parlais pas de cinématique mais de dynamique .

Si je me permet de résumer avec mes propres mots :

- on crée le concept de force dans un espace euclidien

- On définit nos termes, et nos lois de compositions des vecteurs , toujours dans un cadre mathématique .

- Ensuite , on applique tout cela à la réalité qui affirmera ou infirmera nos prédictions sur le mouvement des objets et les liens entre les causes ( forces ).

- Et pour finir , pour l'instant tout marche ou presque !

Au passage , amanuensis, vous faites référence à Einstein , mais il me semble qu'il a invalidé que une partie des travaux de Newton , dont la théorie de la gravitation , mais je dis peut être des bêtises .

[Amanuensis]

Au passage , amanuensis, vous faites référence à Einstein

Non, je fais référence à des expériences.

L'électromagnétisme de Maxwell, ou l'expérience de Michelson-Morley, invalide la mécanique classique à un certain sens.

, mais il me semble qu'il a invalidé que une partie des travaux de Newton , dont la théorie de la gravitation

C'est bien plus profond que cela. La principale notion invalidée est le temps absolu, qui est un postulat fondamental de la mécanique classique (mais qui est invalidé par l'observation, si on le formule de manière testable).

Mais ne compliquons pas.

Le point important est que les lois de Newton, la mécanique classique, ne résistent pas à des observations très précises. Et néanmoins on l'enseigne et on l'utilise. La morale est qu'en physique les notions de "vrai", "faux", "valide", "invalide", etc., ne sont pas à voir comme des "absolus" genre on garde ce qui est "vrai" (valide, etc.) et on jette le reste. C'est bien plus nuancé que cela, et le but de l'apprentissage de la physique les premières années n'est pas de faire de la philosophie sur ce qui est "vrai" ou pas, mais (je répète) apprendre et maîtriser des "recettes de cuisine" qui ont fait leurs preuves dans leurs domaines d'application.

[Amanuensis]

Si je me permet de résumer avec mes propres mots :

- on crée le concept de force dans un espace euclidien

Avant cette étape on définit une cinématique. Notions de durée et de longueur (en relation avec "l'espace euclidien" en question), qui vont permettre de parler de vitesse et d'accélération.