Une introduction atypique à la Relativité Générale, premier volet, la pesanteur

[Zefram Cochrane]

Selon quel référentiel ?

Ma remarque n'avait que comme but de faire remarquer ce que tu as très bien exprimé dans le dernier message de la page précédente.
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[Amanuensis]

Maintenant, j'apprécierais qu'on ferme la parenthèse, et qu'on revienne au propos du fil. Si se continue ce qui s'apparente à du troll, j'abandonne ce fil, et en ouvre un autre visant à recueillir des commentaires constructifs sur mon document.

D'accord, c'est moi qui ait amené le commentaires de Youri dans ce fil. Je pensais qu'on pourrait en tirer quelque chose de constructif. Cela a été partiellement le cas, mais cela s'est transformé en débat, avec de moins en moins de nouveaux arguments : ergo, ce n'est plus constructif. S'il est estimé qu'un débat doit être poursuivi, l'idéal est que ce soit dans un autre fil.

[Zefram Cochrane]

aucune envie de troller ton fil. J'attends le chapitre 2 et les suivants avec impatience même...

[invite82fffb5c]

Ca y est, j'ai les images qui me viennent, avec en fond le ciel noir étoilé qui semble tourner autour de l'axe du vaisseau-cylindre de verre, mieux qu'un film de SF à qui il manque toujours quelque chose de fondamental malgré l'intervention d'un conseiller scientifique... wow.

Oui ce serait cool comme image, mais attention, si les Orbhétiens voient les étoiles depuis leur cylindre-monde, ils y a fort à parier qu'ils finiront par l'interpréter comme une accélération axifuge, V*V/R de leur vaisseau en rotation.

Comme dans l'ascenseur d'Einstein, il faut pas qu'il y est de fenêtres...

[Amanuensis]

Oui ce serait cool comme image, mais attention, si les Orbhétiens voient les étoiles depuis leur cylindre-monde, ils y a fort à parier qu'ils finiront par l'interpréter comme une accélération axifuge, V*V/R de leur vaisseau en rotation.

Mais ils le font déjà ! Faut pas prendre leurs ingénieurs pour des billes.

[Mailou75]

@ Amanuensis

Gogo boîte mail stp j’aimerais boucler ce week end

[invite82fffb5c]

Effectivement ils ont la connaissance d'etre en rotation ^^

«Mais utilise ta tête pour une fois! Si nous arrivons à marcher normalement sur le plancher du vaisseau-cylindre, c’est parce qu’il tourne sur lui-même et créée une forcecentrifuge qui fait office de gravité.»

Tu l'explique bien ici:

Le constat amenant à la notion de pesanteur est empirique, c’est une description des phénomènes tels qu’observés, sans chercher à les «expliquer» par une cause

La ou je vais plus loin (probablement à tords?) c'est que si la cause est connue, alors on ne parle plus de pesanteur.
Les Obertiens (avec fenêtres) n'ont aucune raison de penser/utiliser la notion de champs de pesanteur.

[Amanuensis]

J'abandonne ce fil, comme indiqué plus tôt, et en créerai un nouveau avec la révision.

[invite82fffb5c]

Mdr

La gravité est une force d'inertie.
Nous sommes d'accords.

La pesanteur c'est un concept vieux de milles-ans.
Tu dis vouloir remettre les choses à plat avec ton document, mais tu utilises des termes galvaudés.
Si tu veux te battre avec moi sur ce qu'est la pesanteur, alors ouvre une discussion, ou autorise les mp... (j'ai souhaité te parlais en apparté)

T'a sois disant "non-historique" présentation de la RG se plante des le début avec votre besoin de garder le terme "pesanteur" beaucoup trop connoté.

Dans une vrai révolution épistémologique ça me parait être une erreur, je trouve déjà l'usage de "pesanteur" en 1830. (bien avant Einstein)

C'est tout, juste de la sémantique.

Quand je dis que gravité = force d'inertie, on est TOUS d'accords.
Et ça change tout !!!

Sinon ton premier chapitre nous ramène à la conception de l'espace et du temps d'Einstein. Ça meilleur idée selon lui.
Mais ça fait 100 ans tout cela !

Ton chapitre 1 est totalement identique à l'ascenseur d'Einstein... Il n'apporte rien par rapport aux autre approches de vulgarisation. (tout les bouquins commencent pareils)

Si tu avais tuer le concept de pesanteur cela aurait pu être intéressant. On attends le chapitre 2 pour voir ou tu vas ainsi.

Pourquoi l'adjectif "atypique" ?
Pourquoi ne pas essayer de comprendre les critiques. Tu sais bien que changer la page wikipédia de "pesanteur" va être compliqué... Donc ?
Cordialement, l'éternel incompris Youry,

[Mailou75]

Salut,

Si tu veux te battre avec moi sur ce qu'est la pesanteur (...)

Je ne suis pas le mieux placé pour répondre mais je vais quand même en mettre une première couche ##

Tout d’abord il n’est pas question de révolutionner la RG mais d’en donner une autre approche, différente de celle qui consiste à faire des maths de haut niveau qui larguent d’emblée le lecteur moyen avec des notations indigestes. Il existe déjà des thèses de 600 pages de latex qui n’expliquent rien, consultables à volonté.

La pesanteur est ici abordée comme quelque chose de physiquement mesurable, ressenti par un corps ou l’inverse de la mesure d’appareils (accéleromètre). Certes le terme de «pesanteur» est utilisé, et dans un sens qui ne diffère pas de l’ordinaire, seulement tu noteras que nulle part dans ce premier chapitre il n’est question de «gravité». C’est là que réside la différence car partout ailleurs les deux termes seront immédiatement associés.

Ensuite tu parles de gravité comme une force. Cette fois tu te trompes, c’est Newton qui en fait cette description, pas Einstein pour qui «chuter» revient à rester immobile, être inertiel. En ce sens c’est une approche de la RG et pas une redite de Newton qui est proposée. Je ne vais pas spoiler la suite.

Je ne pense pas que son objectif soit de faire entendre raison aux rédacteurs de wiki convaincus de leur prose, mais d’offrir une voie à ceux qui veulent comprendre le sens de la RG sans en maitriser les calculs. Si c’est des calculs que tu veux il pourrait t’en donner##.

Je t’invite à prendre ce qui peut te faire avancer et non défendre tes acquis##. Ce message est aussi une invitation à réviser le tien...

Bye

Mailou

[invite82fffb5c]

Je reste sur mes positions simplement car j'ai été pris avec beaucoup de dédins et de hauteur sur ce fils. Je l'avoue.

Maintenant cites moi une situation naturelle ou la pesanteur ne vaut pas 0 ?
(à part à la surface d'un corps massif...)
Vas-tu dire que c'est parce que le sol accélère vers le haut ?

L'acceptation commune de pesanteur est évidement associé à celle de gravité, il y a pas de débat.

[mach3]

Maintenant cites moi une situation naturelle ou la pesanteur ne vaut pas 0 ?
(à part à la surface d'un corps massif...)

question pas claire. situation naturelle? c'est quoi?
Dans une fusée qui accélère constamment ou dans un vaisseau en rotation, j'aurais du mal à considérer qu'il n'y a pas de pesanteur, mais c'est parce que gravité et pesanteur sont deux concepts dissociés pour moi. En effet, à l'inverse, comment considérer que les passagers d'un vol parabolique (ou même les passagers de l'ISS) sont en apesanteur alors qu'il y a de la gravité ? Plus généralement, d'un point de vue Newtonnien, la portée de la gravitation étant infinie, il n'y a nulle part dans l'univers où la gravité est nulle et on peut pourtant expérimenter l'apesanteur "facilement", en voyageant dans un engin qui suit une trajectoire de chute libre (balistique ou orbitale).

Vas-tu dire que c'est parce que le sol accélère vers le haut ?

moi je le dis sans hésiter. Le sol accélère vers le haut.
https://forums.futura-sciences.com/p...vite-19-a.html
https://www.youtube.com/watch?v=KOOAAo1v9fE

L'acceptation commune de pesanteur est évidement associé à celle de gravité, il y a pas de débat.

Dans les faits oui, et c'est là le problème. Cette association est un boulet au pied pour qui souhaite aborder la théorie de la relativité générale.

Pourquoi l'adjectif "atypique" ?

La plupart des ouvrages sur la relativité générale partent de la métrique (en considérant la relativité restreinte connue, ou éventuellement en l'abordant dans les 1ers chapitres), et de là, construisent la connexion puis le tenseur de Riemann. Cette façon de faire conduit à zapper beaucoup de choses sur la connexion et sur le tenseur de Riemann, notamment le fait que ces choses là peuvent très bien se traiter en l'absence de métrique. Commencer par la connexion sans aucune considération métrique est un axe très riche, et on peut introduire le tenseur de Riemann ensuite, toujours sans considération métrique. Cette approche est très instructive, surtout quand on se rend compte que le côté étrange/contre-intuitif de la relativité générale n'a rien à voir avec la courbure de l'espace-temps, car l'espace-temps de Newton, moyennant un choix pertinent pour la connexion, peut déjà être considéré comme courbe (l'espace-temps, pas l'espace qui ne peut être que plat chez Newton) : c'est l'interprétation de Newton-Cartan de la gravitation de Newton. Il y a là beaucoup de choses à comprendre et apprendre, et cela avant même d'avoir abordé l'aspect métrique des choses (et c'est de là que vient le côté étrange/contre-intuitif).

m@ch3

[coussin]

La relativité n'a que faire de la pesanteur. Seule compte l'accélération ressentie à un moment donné, à un instant donné.

[andretou]

moi je le dis sans hésiter. Le sol accélère vers le haut.

Mais si je m'allonge sur le sol, alors ne devrais-je pas moi aussi accélérer vers le haut ? Pourtant je ne ressens aucune accélération, tout se passe comme si j'étais immobile (ou en mouvement rectiligne uniforme).
Comment concilier l'idée que le sol accélère vers le haut et l'absence d'accélération ressentie ?

[invite82fffb5c]

question pas claire. situation naturelle? c'est quoi?

Prends un accéléromêtre est laisse le vaquer à ses occupations. (sans le contraindre, pas de moteur, pas de ficelle...)
Il mesure 0.
Peut être un jour il se crachera sur une planete, une fois au sol il mesurera une pesanteur non nulle.
Déjà vrai avec Newton. Et c'est bien ce qu'on entends quand on parle de pesanteur.

Seule compte l'accélération ressentie à un moment donné, à un instant donné.

Accélération ressentie ! J'achète.

[invite82fffb5c]

Mais si je m'allonge sur le sol, alors ne devrais-je pas moi aussi accélérer vers le haut ? Pourtant je ne ressens aucune accélération, tout se passe comme si j'étais immobile (ou en mouvement rectiligne uniforme).

La c'est que tu est trop abitué à prendre 1G.
Tu peux essayer de faire le poirier pour t'en rendre compte.

[mach3]

Mais si je m'allonge sur le sol, alors ne devrais-je pas moi aussi accélérer vers le haut ? Pourtant je ne ressens aucune accélération

Ben si, justement, tu ressens une accélération vers le haut.

[mach3]

Accélération ressentie ! J'achète.

c'est ce qui s'appelle l'accélération propre.

m@ch3

[coussin]

c'est ce qui s'appelle l'accélération propre.

m@ch3

Oui mais attention : l'accélération propre est relative à une chute libre Donc, la gravitation (majeure partie de la pesanteur) ne provoque pas d'accélération propre.

[yves95210]

Oui mais attention : l'accélération propre est relative à une chute libre Donc, la gravitation (majeure partie de la pesanteur) ne provoque pas d'accélération propre.

Justement, un corps posé sur le sol (terrestre par exemple) n'est pas en chute libre.
Par rapport à un référentiel en chute libre il est accéléré vers le haut. Il s'agit bien de son accélération propre, vecteur opposé au vecteur pesanteur.

[coussin]

Justement, un corps posé sur le sol (terrestre par exemple) n'est pas en chute libre.
Par rapport à un référentiel en chute libre il est accéléré vers le haut. Il s'agit bien de son accélération propre, vecteur opposé au vecteur pesanteur.

En effet. C'est pour ça que les fils à plomb "marchent"

[Amanuensis]

Oui mais attention : l'accélération propre est relative à une chute libre Donc, la gravitation (majeure partie de la pesanteur) ne provoque pas d'accélération propre.

Là j'interviens quand même ! Pour moi ces deux phrases sont du grand n'importe quoi. Je serais donc intéressé par une justification de ces phrases (même si des demandes passées du même genre n'ont eu aucune réponse).

Il est possible que ce ne soit qu'un problème de "sémantique", que le terme "accélération propre" ait une acception différente de ce que j'applique, par exemple pour les professionnels de la physique, enseignants et chercheurs ; alors cela m'intéresse fortement, par exemple pour en préciser l'emploi dans mes textes.

[phys4]

Cette discussion devient du grand n'importe quoi :

Mais si je m'allonge sur le sol, alors ne devrais-je pas moi aussi accélérer vers le haut ? Pourtant je ne ressens aucune accélération, tout se passe comme si j'étais immobile (ou en mouvement rectiligne uniforme).
Comment concilier l'idée que le sol accélère vers le haut et l'absence d'accélération ressentie ?

La nouvelle localisation d'andretou doit être l'ISS, puisqu'il n'a plus de poids !

Oui mais attention : l'accélération propre est relative à une chute libre Donc, la gravitation (majeure partie de la pesanteur) ne provoque pas d'accélération propre.

De même pour coussin, qui confond chute libre et accélération propre, ou encore un repère posé au sol et un repère en chute libre.

L'aberration provient sans doute d'une autre : celle qui consiste à confondre repère galiléen et repère inertiel, alors que pour la plupart des gens le repère galiléen est un repère posé au sol !
J'utilise toujours l'expression "repère inertiel" pour ne pas confondre, le repère inertiel est celui qui n'a pas d'accélération propre.

[yves95210]

De même pour coussin, qui confond chute libre et accélération propre, ou encore un repère posé au sol et un repère en chute libre.

L'aberration provient sans doute d'une autre : celle qui consiste à confondre repère galiléen et repère inertiel, alors que pour la plupart des gens le repère galiléen est un repère posé au sol !
J'utilise toujours l'expression "repère inertiel" pour ne pas confondre, le repère inertiel est celui qui n'a pas d'accélération propre.

C'était le sens de mon message #80, qui n'a apparemment pas été compris...

[Archi3]

Bon je trouve la présentation d'Amanuensis tout à fait juste dans le principe. Mais dans son premier chapitre, elle n'est que classique, c'est à dire qu'elle aurait pu être écrite en 1850 sans problème, puisqu'elle pose le problème de la pesanteur sans faire appel à la relativité. Elle n'inclut donc pas le côté "relativiste", qui n'a rien à voir avec la notion d'inertie et de pesanteur, mais avec la vitesse finie de la lumière et le problème de la synchronisation des horloges (qui est aussi un point rarement présenté, ou plutot uniquement "sous-entendu" , dans la présentation de la RR même si en lisant l'article original d'Einstein on réalise bien que c'était le point essentiel pour lui). Pour être simplificateur, on peut dire que le problème du référentiel et de l'inertie pose la question de ce que ça veut dire d'être "au même endroit" (problème déjà présent en mécanique newtonienne) et que la relativité pose le problème de ce que ça veut dire que d'avoir lieu "en même temps" (problème supposé ne pas exister en mécanique newtonienne). La Relativité générale combine bien sûr les deux problèmes.

Mais le présent fil montre que l'exposé de ces notions n'est pas simple à faire passer ...

[mach3]

Oui mais attention : l'accélération propre est relative à une chute libre Donc, la gravitation (majeure partie de la pesanteur) ne provoque pas d'accélération propre.

j'ai failli réagir, car il y a une façon d'interpréter la première phrase comme du n'importe quoi, mais il y a aussi une façon d'interpréter qui est logique :
-Soit on comprend que l'accélération propre est relative (faux), et/ou que lors d'une chute libre il y a accélération propre (encore faux).
-Soit on comprend que l'accélération propre est l'accélération relativement à un repère en chute libre (correct)

par contre je ne comprends pas du tout la seconde phrase.

m@ch3

[Archi3]

Cette discussion devient du grand n'importe quoi :

La nouvelle localisation d'andretou doit être l'ISS, puisqu'il n'a plus de poids !


De même pour coussin, qui confond chute libre et accélération propre, ou encore un repère posé au sol et un repère en chute libre.

L'aberration provient sans doute d'une autre : celle qui consiste à confondre repère galiléen et repère inertiel, alors que pour la plupart des gens le repère galiléen est un repère posé au sol !

Il est instructif d'ailleurs de revenir pour des étudiants au premier problème de dynamique qu'ils ont (probablement) appris à résoudre, celui du mouvement d'un projectile dans un champ de gravitation uniforme, avec la fameuse parabole ...

Tel qu'il est posé traditionnellement, le champ de gravitation uniforme est supposé exister dans un référentiel galiléen Ro, donc il n'y a que la pesanteur, et pas de force d'inertie.

Mais il suffit d'introduire le référentiel "inertiel" R1 en chute libre , qui n'est plus galiléen, mais accéléré, mais dans lequel la force d'inertie compense la gravitation, et du coup tout se passe comme si il n'y avait ni l'un ni l'autre (et dans R1, la parabole devient juste un mouvement rectiligne uniforme d'une particule sans aucune force appliquée ..).

Question à poser aux étudiants : qu'est ce qui permet d'affirmer physiquement que c'est Ro le référentiel galiléen avec gravitation, et R1 le référentiel non galiléen avec gravitation et force d'inertie (les deux se compensant) , et pas au contraire R1 qui était galiléen (sans gravitation) , et Ro non galiléen, accéléré vers le haut, et juste une force d'inertie ? (la parabole n'est plus due à la gravitation mais juste à la force d'inertie !) Du coup quel est le "vrai" référentiel galiléen ? Ro ou R1 ? et le champ de gravitation est il "réel" ou pas alors ?

Evidemment rien ne permet de le dire (en mécanique classique on n'a pas le tenseur de courbure !!) .

Et après on peut les faire réfléchir sur comment définir un "vrai" référentiel galiléen en présence de gravitation, pour se rendre compte que c'est impossible, et arriver à la notion de référentiel localement inertiel (qui sont en fait tous les référentiels "quasi-galiléens" utilisés concrètement à l'échelle astronomique, de Galilée, de Copernic, galactique... et cosmologique).

[coussin]

Là j'interviens quand même ! Pour moi ces deux phrases sont du grand n'importe quoi. Je serais donc intéressé par une justification de ces phrases (même si des demandes passées du même genre n'ont eu aucune réponse).

Il est possible que ce ne soit qu'un problème de "sémantique", que le terme "accélération propre" ait une acception différente de ce que j'applique, par exemple pour les professionnels de la physique, enseignants et chercheurs ; alors cela m'intéresse fortement, par exemple pour en préciser l'emploi dans mes textes.

Ja n'ai fait que reprendre le premier paragraphe de l'article wikipédia.

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Proper_acceleration

[coussin]

Pour mach3, phys4, etc...
Un corps en chute libre, un corps soumis seulement à la gravitation, possède une accélération propre nulle. Selon F= ma, aucune force n'agit sur lui. Il suit des géodésiques...
Je trouve bizarre d'avoir à me justifier comme ça. C'est le B A BA.

[mach3]

Oui mais attention : l'accélération propre est relative à une chute libre Donc, la gravitation (majeure partie de la pesanteur) ne provoque pas d'accélération propre.

Ja n'ai fait que reprendre le premier paragraphe de l'article wikipédia.

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Proper_acceleration

les phrases originales non tronquées et non traduites :

It is thus acceleration relative to a free-fall, or inertial, observer who is momentarily at rest relative to the object being measured. Gravitation therefore does not cause proper acceleration, since gravity acts upon the inertial observer that any proper acceleration must depart from.

La première phrase est correcte et précise. Ce n'est pas "relative à une chute libre", mais "relative à un observateur en chute libre, ou inertiel, qui est momentanément au repos (précision qui a son importance) par rapport à l'objet mesuré".
La deuxième phrase est bizarre, je ne la comprends pas.

m@ch3