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masse et énergie



  1. #1
    stein_junior

    masse et énergie

    bonsoir,

    J'aurais besoin d'un éclaircissement sur un point que je ne comprends pas. Comment faut-il comprendre la formule d'Eisntein E=mc2? Quand je vois cette formule je me dis c'est une égalité, masse et énergie sont identiques et désignent la même chose, toute masse est donc une énergie et toute énergie est donc une masse à tel point qu'on pourrait mesurer l'énergie en gramme. Pourtant, on l'a répété au moins 6574 fois sur ce forum: le photon a une énergie mais il n'a pas de masse! Alors, qu'en est-il vraiment? masse et énergie sont elles identiques ou alors est-ce que le sens de E=mc2 est plus subtile que çà?

    merci d'avance pour vos réponses,

    -----

    stein_jr

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  3. #2
    physastro

    Re : masse et énergie

    Cette relation te montre que l'énergie et la masse sont liées à un rapport c² près.
    Plus exactement, cette relation correspond à l'énergie d'une particule au repos, or tu sais que l'on ne peut pas immobiliser un photon (cf principe d'incertitude d'Heisenberg), donc ça n'a pas trop de sens de l'appliquer dans ce cas.
    En fait cette formule est généralisée par : E²=m²c^4 + p²c², où tu vois bien que pour une particule au repos le second membre s'annule car p=mv...

  4. #3
    Niels Adribohr

    Re : masse et énergie

    Et en ce qui concerne le photon:
    E²=m²c4 + p²c² et m=0
    donc E2=p²c²
    <=>E=pc et non pas E=mc2.

    Sinon, à proprement parler, on ne transforme jamais de l'énergie en masse, où de masse en énergie, puisque la masse est elle même associé à de l'énergie. En fait, ce qu'il faut comprendre, c'est que la masse n'est pas toujours conservé (il peut y avoir une perte de masse lors d'une réaction nucléaire par exemple), mais l'énergie est par contre invariante.

  5. #4
    Cassano

    Re : masse et énergie

    Enfin disons que ca ne s'applique pas au photon, car le terme "particule au repos" n'a pas beaucoup de sens (dans la mesure où l'on ne peut pas non plus arrêter les particulesd'un système isolé, ce qui constiturait le zéro absolue, limite que l'on ne peut atteindre en vertue de la troisième loi de la thermodynamique) : la particule est juste au repos "dans un certain référentiel" (en fait, on se place dans le référentiel barycentrique de la particule, c'est pourquoi sa quantité de mouvement est nulle).

    En gros, on peut dire que la formule générale d'énergie E²=p²c²+m²c4 s'applique soit aux particules massiques, auquel cas on se place dans le référentiel barycentrique de la particule et son impulsion est nulle ("particule immobile"), soit aux photons, auquel cas la masse est nulle, et il ne reste plus que E²=p²c² avec p = h"nu"/c...

  6. #5
    Universus

    Re : masse et énergie

    Salut,

    tu vois bien que pour une particule au repos le second membre s'annule car p=mv...
    Dans cette formule, p vaut-il bien mv ou Ymv ?

    Merci

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    PhysiquePower

    Re : masse et énergie

    Si je comprend bien le photon comm toutes les particules sans masses sont un ''des exepections'' a la loi E=mc2 , mais si on pouvait arreter un photon il aurait une masse??
    Ce n'est pas dans la science qu'est le bonheur, mais dans l'acquisition de la science.

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  10. #7
    stein_junior

    Re : masse et énergie

    Citation Envoyé par Niels Adribohr
    Et en ce qui concerne le photon:
    E²=m²c4 + p²c² et m=0
    donc E2=p²c²
    <=>E=pc et non pas E=mc2.

    Sinon, à proprement parler, on ne transforme jamais de l'énergie en masse, où de masse en énergie, puisque la masse est elle même associé à de l'énergie. En fait, ce qu'il faut comprendre, c'est que la masse n'est pas toujours conservé (il peut y avoir une perte de masse lors d'une réaction nucléaire par exemple), mais l'énergie est par contre invariante.
    si je comprends bien, la masse n'est pas une forme d'énergie, mais elle est associé à une énergie.
    au suje des réactions nucléaires, l'énergie a bien une masse? donc la masse est conservée. En fait ce que je veux comprendre c'est à quel point il faut pousser l'égalité. est-ce qu'il faut se limiter à: "toute masse au repos est associé à une énergie E=mc2" ou alors on peut dire: "masse et énergie sont deux formes différentes d'une même quantité et la relation entre les deux est E=mc2"?
    stein_jr

  11. #8
    stein_junior

    Re : masse et énergie

    Citation Envoyé par PhysiquePower
    Si je comprend bien le photon comm toutes les particules sans masses sont un ''des exepections'' a la loi E=mc2 , mais si on pouvait arreter un photon il aurait une masse??
    On ne peut pas arreter un photon. Pas parce qu'on n'en a pas les moyens mais parceque c'est théoriquement impossible: toute particule de masse nule se déplace à c.
    stein_jr

  12. #9
    Polyface

    Re : masse et énergie

    Si il est impossible de l'arrêter , il est pourtant possible de le ralentir et dans ce cas sa masse varie-t-elle ?
    Est-ce que ce n'est pas le fait de sa constante qui fait que sa masse est nulle ?

  13. #10
    Niels Adribohr

    Re : masse et énergie

    Citation Envoyé par stein_junior
    si je comprends bien, la masse n'est pas une forme d'énergie, mais elle est associé à une énergie.
    au suje des réactions nucléaires, l'énergie a bien une masse? donc la masse est conservée. En fait ce que je veux comprendre c'est à quel point il faut pousser l'égalité. est-ce qu'il faut se limiter à: "toute masse au repos est associé à une énergie E=mc2" ou alors on peut dire: "masse et énergie sont deux formes différentes d'une même quantité et la relation entre les deux est E=mc2"?
    La masse n'est pas une énergie au sens ou ses dimensions sont [M] (en kg), alors que la dimension de l'énergie est [M]x[D]2/[T]2 (en Joule= en kg.m2/s-2). Mais la masse possède bien une énergie. Sinon, l'énergie n'a pas forcément de masse (ex: le photon a une énergie mais pas de masse). Autre exemple que la réaction nucléaire: l'annilation électron-positron. Si un électron et un positron se rencontrent, ils s'annilent et un photon se forme. La masse n'est pas conservée (l'électron et le positron ont tout les deux des masses) mais l'énergie l'est bien (l'énergie du photon sera la somme de l'énergie du positron et de l'électron.)

    "toute masse au repos est associé à une énergie E=mc2"
    Je crois qu'on peut le dire.

    masse et énergie sont deux formes différentes d'une même quantité et la relation entre les deux est E=mc2
    Par contre, on ne peut pas dire ça. D'abord toute énergie n'est pas forcément lié à une masse (ex: photon), et la formule serait dans ce cas:
    E²=m²c4 + p²c²

    Citation Envoyé par Polyface
    Si il est impossible de l'arrêter , il est pourtant possible de le ralentir et dans ce cas sa masse varie-t-elle ?
    La vitesse de la lumiere varie quand on change d'indice optique, mais dès qu'elle se retrouve dans le vide, elle retrouve la vitesse c, donc non, on ne peut pas dire qu'on peut ralentir la lumiere.

    Est-ce que ce n'est pas le fait de sa constante qui fait que sa masse est nulle ?
    ça serait plutot l'inverse

  14. #11
    Polyface

    Re : masse et énergie

    Citation:
    Est-ce que ce n'est pas le fait de sa constante qui fait que sa masse est nulle ?

    ça serait plutot l'inverse


    Comment prouver cela si tu ne peut pas le stopper ?

  15. #12
    Polyface

    Re : masse et énergie

    Citation:
    Posté par Polyface
    Si il est impossible de l'arrêter , il est pourtant possible de le ralentir et dans ce cas sa masse varie-t-elle ?



    La vitesse de la lumiere varie quand on change d'indice optique, mais dès qu'elle se retrouve dans le vide, elle retrouve la vitesse c, donc non, on ne peut pas dire qu'on peut ralentir la lumiere.



    Et au passage , tu connais les trous noirs ?
    Tu sais ce qu'ils font aux photons ?

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  17. #13
    Niels Adribohr

    Re : masse et énergie

    Citation Envoyé par Polyface
    Citation:
    Est-ce que ce n'est pas le fait de sa constante qui fait que sa masse est nulle ?

    ça serait plutot l'inverse


    Comment prouver cela si tu ne peut pas le stopper ?
    Tu n'as qu'à regarder le monde qui nous entoure. Quand tu donnes une certaine impulsion à un objet, est ce que tu te dis que cet objet n'atteint pas une certaine vitesse parce qu'il est trop massif, ou que cet objet est trop massif parce qu'il n'atteint pas une certaine vitesse? Quel est la cause et la conséquence ? La réponse est évidente, me semble t'il. C'est la même chose pour le photon.

  18. #14
    physastro

    Re : masse et énergie

    Citation Envoyé par Universus
    Salut,



    Dans cette formule, p vaut-il bien mv ou Ymv ?

    Merci
    En fait, ce qu'il ce passe c'est que cette formule E=mc² correspond donc à une particule au repos ; maintenant si tu veux considérer une particule ayant une certaine vitesse par rapport à ton référentiel d'étude, alors il faut considérer la formule : , étant le facteur de Lorentz égal à .

    Ainsi, on peut écrire également ce résultat en prenant .
    En fait tu peux toujours considérer l'expression de p comme , mais tu vois bien que pour de faibles vitesses devant celle de la lumière, ton facteur tend très vite vers 1, donc...
    Dernière modification par physastro ; 03/06/2006 à 10h12.

  19. #15
    Niels Adribohr

    Re : masse et énergie

    Citation Envoyé par Polyface
    Citation:
    Posté par Polyface
    Si il est impossible de l'arrêter , il est pourtant possible de le ralentir et dans ce cas sa masse varie-t-elle ?



    La vitesse de la lumiere varie quand on change d'indice optique, mais dès qu'elle se retrouve dans le vide, elle retrouve la vitesse c, donc non, on ne peut pas dire qu'on peut ralentir la lumiere.



    Et au passage , tu connais les trous noirs ?
    Tu sais ce qu'ils font aux photons ?
    Je ne vois pas le rapport?? Mais ça dépend à quel distance du trou noir s'aventure le photon. Si la lumiere ne s'aventure pas dans la zone de non retour (l'horizon du trou noir), sa trajectoire sera simplement courbée. Sinon, elle ne pourra plus s'échapper du trou noir et sera définitivement perdu pour le reste de l'univers. Quant à savoir ce qui lui arrive au sein du trou noir....

  20. #16
    physastro

    Re : masse et énergie

    Citation Envoyé par Polyface
    Et au passage , tu connais les trous noirs ?
    Tu sais ce qu'ils font aux photons ?
    Oui, et donc...
    Non, Niels a raison, c'est bien parce que le photon a une masse nulle qu'il peut atteindre c dans le vide...

  21. #17
    physastro

    Re : masse et énergie

    Citation Envoyé par physastro
    le facteur de Lorentz égal à .
    Je vois que la formule n'est pas bien passée, au dénominateur c'est bien racine de 1 - v²/c², le c² n'est pas sorti...

  22. #18
    physastro

    Re : masse et énergie

    Citation Envoyé par Polyface
    Si il est impossible de l'arrêter , il est pourtant possible de le ralentir et dans ce cas sa masse varie-t-elle ?
    Est-ce que ce n'est pas le fait de sa constante qui fait que sa masse est nulle ?
    En fait il faut savoir que la masse est un invariant relativiste. Tu peux augmenter la vitesse d'une particule sa masse restera la même...

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  24. #19
    Polyface

    Re : masse et énergie

    Citation Envoyé par Niels Adribohr
    Tu n'as qu'à regarder le monde qui nous entoure. Quand tu donnes une certaine impulsion à un objet, est ce que tu te dis que cet objet n'atteint pas une certaine vitesse parce qu'il est trop massif, ou que cet objet est trop massif parce qu'il n'atteint pas une certaine vitesse? Quel est la cause et la conséquence ? La réponse est évidente, me semble t'il. C'est la même chose pour le photon.
    Le fait de constater quelquechose n'as jamais fait une preuve malheureusement , souvenez-vous de ceux qui croyais la Terre plate , ils avaient tout les éléments devant les yeux et pourtant le seul détail qu'ils voyaient étaient qu'ils pouvaient tenir debout et de là ils en ont deduis que la Terre était plate.

    La science actuel , démontre une façon de voir les choses qui peut correspondre avec ce qu'on observe , mais tant que l'on n'as pas tout les élements , rien ne peut être affirmer , seul de nouvelle interrogation feront avancer les choses non?

    Et si la masse était convertible et non nul

  25. #20
    Polyface

    Re : masse et énergie

    Citation Envoyé par Niels Adribohr
    Je ne vois pas le rapport?? Mais ça dépend à quel distance du trou noir s'aventure le photon. Si la lumiere ne s'aventure pas dans la zone de non retour (l'horizon du trou noir), sa trajectoire sera simplement courbée. Sinon, elle ne pourra plus s'échapper du trou noir et sera définitivement perdu pour le reste de l'univers. Quant à savoir ce qui lui arrive au sein du trou noir....

    D'après ta propre explication , si pour atteindre c il faut une masse nulle , alors une hyper-masse ne bouge pas et s'effondre sur elle-même ce qui creer une courbure temporelle qui ralentis le photon voir le stop et sans le mouvement le photon devient invisible ce qui rejoindrais vos théories

  26. #21
    Niels Adribohr

    Re : masse et énergie

    Citation Envoyé par Polyface
    D'après ta propre explication , si pour atteindre c il faut une masse nulle , alors une hyper-masse ne bouge pas et s'effondre sur elle-même ce qui creer une courbure temporelle qui ralentis le photon voir le stop et sans le mouvement le photon devient invisible ce qui rejoindrais vos théories
    La trou noir courbe l'espace temps, certe, mais ne ralenti, ni ne stop le photon. Celui ci va toujours à la vitesse c quelque soit la courbure de l'espace-temps

  27. #22
    Niels Adribohr

    Re : masse et énergie

    Citation Envoyé par Polyface
    Le fait de constater quelquechose n'as jamais fait une preuve malheureusement , souvenez-vous de ceux qui croyais la Terre plate , ils avaient tout les éléments devant les yeux et pourtant le seul détail qu'ils voyaient étaient qu'ils pouvaient tenir debout et de là ils en ont deduis que la Terre était plate.

    La science actuel , démontre une façon de voir les choses qui peut correspondre avec ce qu'on observe , mais tant que l'on n'as pas tout les élements , rien ne peut être affirmer , seul de nouvelle interrogation feront avancer les choses non?

    Et si la masse était convertible et non nul
    La masse ne dépend pas de la vitesse en RR. Et cette théorie décrit parfaitement les phénomènes liés au sujet. Après, une théorie est toujours réfutable, mais la démarche scientfique ne consiste pas à faire des suppositons vagues et sans fondement, comme tu le fait en disant "et si la masse était convertible et non nul".

  28. #23
    Polyface

    Re : masse et énergie

    Citation Envoyé par Niels Adribohr
    La trou noir courbe l'espace temps, certe, mais ne ralenti, ni ne stop le photon. Celui ci va toujours à la vitesse c quelque soit la courbure de l'espace-temps
    Alors dans ce cas ce que je me demande , c'est qu'arrivent-il à un photon qui n'as plus de temps pour évoluer , comment lui donner une vitesse ?

    Je sais ca doit être chiant mes questions , mais ca me trotte dans la tête depuis si longtemps , que j'aimerais vraiment comprendre le pourquoi du comment.

    Petite reflexion personnelle , réponse non-obligatoire lol
    Pourquoi on peut être à toute les époques aussi certain des connaissances contemporaines , et deux cents ans après avoir totalement changer d'opinion.

  29. #24
    Polyface

    Re : masse et énergie

    Citation Envoyé par Niels Adribohr
    La masse ne dépend pas de la vitesse en RR. Et cette théorie décrit parfaitement les phénomènes liés au sujet. Après, une théorie est toujours réfutable, mais la démarche scientfique ne consiste pas à faire des suppositons vagues et sans fondement, comme tu le fait en disant "et si la masse était convertible et non nul".
    Ok je veux bien essayer d'étayer ma théorie , mais je rappel que ce ne sont que des intérrogations que je me pose.

    Je sous-entend que si la masse de ce qui deviendra un photon se convertis en énergie alors le photon entre en mouvement , donc cette simple transformation implique un dégagement d'énergie tel que cela rend possible l'atteinte de la vitesse c.

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  31. #25
    physastro

    Re : masse et énergie

    Citation Envoyé par Polyface
    Alors dans ce cas ce que je me demande , c'est qu'arrivent-il à un photon qui n'as plus de temps pour évoluer , comment lui donner une vitesse ?

    Je sais ca doit être chiant mes questions , mais ca me trotte dans la tête depuis si longtemps , que j'aimerais vraiment comprendre le pourquoi du comment.

    Petite reflexion personnelle , réponse non-obligatoire lol
    Pourquoi on peut être à toute les époques aussi certain des connaissances contemporaines , et deux cents ans après avoir totalement changer d'opinion.
    Qu'entends tu par plus de temps pour évoluer...?
    En ce qui concerne nos connaissances c'est juste et tout simplement qu'elles évolues en fonction des avancées technologiques, cependant, pour faire des avancées en théorie il est nécessaire parfois de proposer des choses pour les faire avancer...d'avoir des petits coups de génis en gros...

  32. #26
    physastro

    Re : masse et énergie

    Citation Envoyé par Polyface
    Je sous-entend que si la masse de ce qui deviendra un photon se convertis en énergie alors le photon entre en mouvement , donc cette simple transformation implique un dégagement d'énergie tel que cela rend possible l'atteinte de la vitesse c.
    Il s'avère que si tu voulais faire atteindre la vitesse c à une particule massique il serait nécessaire de lui fournir une énergie "infinie" pour y arriver.
    Tu ne peux pas dire : "alors le photon entre en mouvement" car cela sous-entend qu'il était à l'arrêt auparavant, or, cela est impossible d'après les principes de MQ ...
    Pour ce qui est des photons à proximité d'un TN ceux-ci ne sont pas ralentis, ils se contentent de suivre les géodésiques, or, près d'un TN la géométrie de l'espace-temps est déformée (courbée) donc ils se voient affectés de nouvelles directions de propagation. En revanche, pour ceux franchissant l'horizon des événements leur destin est scellé, ils "tomberont" inéluctablement vers la singularité, mais le cheminement à l'intérieur est encore inconnu...

  33. #27
    Polyface

    Re : masse et énergie

    Citation Envoyé par physastro
    Qu'entends tu par plus de temps pour évoluer...?
    Ben avec une hyper-masse , le temps lui-même ne peut plus s'écouler en son sein , donc je ne pense pas que la vitesse soit possible si le temps ne s'écoulent plus ou très peu.
    Donc sans vitesse mesurable dans le temps , cela revien à le ralentir ou le stopper.

  34. #28
    Polyface

    Re : masse et énergie

    Citation Envoyé par physastro
    Il s'avère que si tu voulais faire atteindre la vitesse c à une particule massique il serait nécessaire de lui fournir une énergie "infinie" pour y arriver.
    Le fait de transformer sa masse en énergie ne lui suffirais pas ?


    Citation Envoyé par physastro
    Tu ne peux pas dire : "alors le photon entre en mouvement" car cela sous-entend qu'il était à l'arrêt auparavant, or, cela est impossible d'après les principes de MQ ...
    Ok je te l'accorde je me suis mal exprimer , ce que je voulais dire c'est , si rien ne se perd et que tout se transforme , alors le soleil qui est une sorte d'usine à photon , produit cette particule à partir de quoi ?

    Promis après j'arrete , c'est la dernière question que je me pose.

  35. #29
    physastro

    Re : masse et énergie

    Citation Envoyé par Polyface
    Ok je te l'accorde je me suis mal exprimer , ce que je voulais dire c'est , si rien ne se perd et que tout se transforme , alors le soleil qui est une sorte d'usine à photon , produit cette particule à partir de quoi ?

    Promis après j'arrete , c'est la dernière question que je me pose.
    Les photons du Soleil sont issus de son coeur où des réactions thermonucléaires se produisent continuement. Ces réactions de fusion nucléaires en fait transforment l'hydrogène (H) en hélium (He). Lors de ces transformations il y a une perte de masse (mH > mHe) qui est convertie en énergie, essentiellement sous forme de rayonnement. Il faut savoir qu'un photon issu du coeur mes des millions d'années pour arriver à la surface, soit traverser le rayon solaire d'environ 6,96*10^8 m (~700000km), dû aux nombreuses intéractions que ceux-ci rencontrent au cours de leur cheminement (alors qu'un neutrino en comparaison ne met qu'environ 2s, car lui n'intéragit que très peu avec la matière)
    Dernière modification par physastro ; 03/06/2006 à 13h02.

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