Masse inerte-grave et expérience d'Eötvös

[Benzki]

Bonjour à tous,
J'ai un blocage avec le problème si souvent exposé concernant l'équivalence de la masse grave et inerte(ielle).
Dans l'expérience d'Eötvös, on explique que sont utilisées 2 boules ayant le même poids mais de matériaux différents.
Mais que ce soit cette expérience ou la simple chute libre de 2 objets différents, il est tout de même normal, en première réflexion, que les objets subissent la même accélération, qu'ils soient petits, gros, et/ou de natures différentes. Chacun de ces objets est constitué de particules (protons, neutrons, électrons) qui ont une masse inertielle, et donnent prise à la gravitation. Que ce soit une plume ou un lingot d'or dans le vide, la seule différence (toujours en première réflexion) est le nombre de particules massiques, et c'est ce nombre qui donnera l'intensité de l'inertie, et le nombre de "prises" à l'interaction gravitationnelle.
Prenons une feuille en papier et une feuille en or. Laissons les tomber sur Terre de la même hauteur. Bien que de nature différente, ce qui les différencie c'est le nombre de nucléons et d'électrons. Il suffit a priori d'examiner les interactions entre une seule masse test (choisie au hasard dans ces objets en chute) et la Terre puis de généraliser à l'ensemble des autres atomes contenus dans les feuilles. Nous constatons que la masse test résiste à la variation de vitesse (masse inertielle) que provoque la gravitation. Toutes les masses (test) arrivent au même moment au sol. Et là, nous constatons qu'elles subissent toutes la même accélération puisque le poids indiqué sur les balances est en rapport avec le nombre de nucléons et d'électrons.
Si je reproduis l'expérience sur la Lune, idem, même résistance pendant la chute, accélération moindre par rapport à l'expérience sur Terre et même rapport de poids entre les feuilles (cependant moindre en valeur absolue que sur la Terre puisque le nombre de nucléons et électrons de l'astre est en quantité réduite,...., on tient compte aussi de l'inverse du carré du rayon).

Dans ce qui est décrit ci-dessus, je ne tiens compte que de la masse due aux nucléons et électrons, et non celle qui est issue de l'énergie de liaison nucléaire.

Donc, à première vue, je ne vois pas où est le problème, mais je suis bien conscient que c'est dû à un blocage de ma part, et vous allez certainement (je l'espère) me remettre sur le droit chemin. Merci par avance.
-----

[Deedee81]

Salut,

Tu fais le raisonnement à l'envers.
La gravitation newtonienne et encore plus la relativité générale sont basés sur le principe d'équivalence (masse inerte = masse grave).
Donc en raisonnant avec ça tu trouves forcément ce qui est supposé.

D'ailleurs tu dis :

Dans ce qui est décrit ci-dessus, je ne tiens compte que de la masse due aux nucléons et électrons, et non celle qui est issue de l'énergie de liaison nucléaire.

L'énergie de liaison est importante mais là n'est pas le problème. Tu dis "LA" masse due aux nucléons. Mais justement, si le principe d'équivalence est faux, il y a DEUX masses différentes. Et la différence entre les masses inertielles proton-neutron pourrait être différent de la différence entre les masses pesantes proton-neutron.

Ca doit se vérifier. Et l'expérience Eötvös est une amélioration des expériences de Galilée.
(on a fait un peu mieux depuis. Expérience microscope : https://fr.wikipedia.org/wiki/Micros...r%C3%A9sultats
Certaines théories spéculatives en gravitation quantique prévoient un écart..... non constaté jusqu'ici)

[Benzki]

Merci pour la réponse. Que suspecte t-on éventuellement ? Que la gravitation n'entraîne de la même manière les protons et les neutrons ? Et même question pour l'inertie ? Alors je comprendrais qu'on puisse trouver de petites différences selon le matériau testé.

Autre question dans la lignée : peut-on interpréter l'inertie -du moins partiellement- par un effet mécanique ? Je m'explique : lorsqu'on veut imprimer un mouvement à un objet qui était immobile par rapport à nous, cette immobilité n'est vraie qu'au niveau macrocospique. Les protons, neutrons, électrons sont agités en toutes directions autour de leur position moyenne, et in peut considérer qu'il'existe autant de composantes dans le sens de déplacement longitudinal macroscopique de l'objet (qui se compensent donc n'affectent pas la vitesse macroscopique et donc pas d'effet inertiel) que de comoosantes latérales qui agissent elles comme un volant mécanique qui freinent le mouvement longitudinal ?
Merci pour votre indulgence.

[Deedee81]

Salut,

Merci pour la réponse. Que suspecte t-on éventuellement ? Que la gravitation n'entraîne de la même manière les protons et les neutrons ? Et même question pour l'inertie ? Alors je comprendrais qu'on puisse trouver de petites différences selon le matériau testé.

Oui, c'est ça.

Autre question dans la lignée : peut-on interpréter l'inertie -du moins partiellement- par un effet mécanique ? Je m'explique : lorsqu'on veut imprimer un mouvement à un objet qui était immobile par rapport à nous, cette immobilité n'est vraie qu'au niveau macrocospique. Les protons, neutrons, électrons sont agités en toutes directions autour de leur position moyenne, et in peut considérer qu'il'existe autant de composantes dans le sens de déplacement longitudinal macroscopique de l'objet (qui se compensent donc n'affectent pas la vitesse macroscopique et donc pas d'effet inertiel) que de comoosantes latérales qui agissent elles comme un volant mécanique qui freinent le mouvement longitudinal ?
Merci pour votre indulgence.

Là je ne comprend pas trop. Mais de ce que j'en comprend, il me semble que non car un cors chaud ayant une agitation moléculaire plus forte, on devrait avoir une inertie plus grande. Or ce n'est pas le cas (enfin, si, en théorie, à cause de l'énergie thermique, mais comme il faut diviser par c² pour des objets courants c'est impossible à mesurer, trop faible).

[A voir en vidéo sur Futura]

[Benzki]

Ah, parfait alors pour ma première question. Donc, si les noyaux des différents matériaux étaient composés que de protons, on ne s'attendrait pas à voir de différences (mettons de côté la masse due à l'énergie de liaison), c'est bien ça ?

Et pour la seconde question, ton exemple avec la chaleur est parfait. Merci.

[Deedee81]

Ah, parfait alors pour ma première question. Donc, si les noyaux des différents matériaux étaient composés que de protons, on ne s'attendrait pas à voir de différences (mettons de côté la masse due à l'énergie de liaison), c'est bien ça ?

Tout à fait.
(hors énergie de liaison, ça joue un rôle majeur dans la masse totale mais je ne sais pas trop pour les théories prévoyant un écart masse inerte - masse grave. Je crois que c'est en théorie des cordes mais je connais très mal. A confirmer).

[Benzki]

Merci Deedee, tu es une mine d'or !

[mizambal]

Hey. Grace à cette formule en théorie il t'es permis de calculer les forces d'attraction terrestre subit par un proton et un neutron. Mais c pas forcement intéressant car la différence doit pas être énorme, sinon on aurait interdit le parachutisme depuis belle lurette