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

[Amanuensis]

Bonjour,

Cette discussion est une sorte de publication, un texte long (25 pages), à fin de partage.

Ce texte est le premier d'une petite série, présentée comme une introduction atypique à la relativité générale. Le sujet de ce premier texte est la pesanteur.

Pour ne pas répéter ce qui est déjà dans le texte, on pourra, pour avoir une idée des particularités de l'approche, lire l'introduction (au début) et le résumé (à la fin, avant les annexes).

Le texte est original (pas de copier/coller ou de répétition de ce qu'on peut trouver aisément), mais n'est pas une théorie personnelle. C'est juste une présentation atypique de choses conformes à la physique moderne, et qui devraient être connues. Ce premier texte se voudrait pédagogique, a très peu de mathématiques, et devrait être abordable niveau lycée (et la maîtrise de la RR n'est absolument pas nécessaire!).

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Mailou75 a participé, fournissant une partie des figures, et d'autres membres du forum ont déjà commenté sur la forme. Toutes les fautes résiduelles sont miennes !

Pour des raisons de copyright, le fichier n'est pas joint (il n'est donc pas sur le site Futura), mais sur un site personnel. Le lien est directement à un fichier pdf, cliquer dessus n'a pas d'autre effet que de charger le fichier. Implicitement la licence est pour une simple lecture (pas de recopie, d'usage commercial, etc.)

Ce fil est d'une part pour partager, et d'autre part pour recueillir des commentaires. Le fichier pointera sur cette discussion. L'url est permanente, au sens où les révisions éventuelles du texte (suite à commentaires constructifs par exemple) remplaceront le fichier sans changer son nom (la date en page de titre servira à distinguer les versions) et le changement indiqué dans ce fil.

URL : www.lahri.org/public/IntroRG-Ch1-pesanteur.pdf

Cordialement,
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[invite9137ea99]

Bravo pour cette initiative. Je suis conscient du nombre considérable d'heures que suppose un tel travail où chaque mot est pesé (c'est bien le cas de le dire). Cela permettra de renseigner ces écrits comme préalable à de trop nombreux doublons de questions sur le sujet. Un grand merci.

[syborgg]

Merci pour cette initiative, ca a l'air tres bien fait pedagogiquemet parlant.

[Amanuensis]

Merci! Cela encourage pour la suite...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Amanuensis]

Un point que j'ai oublié: si jamais quelqu'un se lançait à faire plein de commentaires de forme, la procédure que je préfère est le fichier pdf annoté et envoyé à l'adresse mail donnée dans le fichier.

[syborgg]

Merci! Cela encourage pour la suite...

Vu a quoi ressemble cette intro, je suis impatient de voir la suite, ca devrait etre tres interessant. (j'apprecie enormement les presentations atypiques bien faites de sujets rebatus, et je pense ne pas etre le seul au monde !)

[Deedee81]

Salut,

Une approche très très physique. J'adore.

Si ça continue dans la même veine, je proposerai (une fois terminé) ou un autre modo of course :
- un nettoyage du fil (pour ne laisser que l'essentiel, pas pour enlever du HS ou du style)
- une mise en épinglé

[stefjm]

Bonjour et bravo à Amanuensis pour ce document.
Il va me donner envie de revenir sur Futura.

J’essaierai la semaine prochaine de produire un pdf de commentaires pour les bricoles de forme.

Sur le fond, j'adore l'esprit du document.
J'ai été gêné par deux entorses à l'esprit de départ :

1) Page 8 : le terme "référentiel" non défini (et pour cause!) dans le titre. Je sens que ce sera la suite, mais il en est question sur cette page (Pesanteur et repérage spatial et temporel, mesure d'espace et de temps?)

2) Page 14 : les termes "accéléromètres", "dérivée" et "vitesse". (surtout "dérivée" car mathématique) (variation de position, variation de vitesse par rapport à la variation de temps?)

J'aime bien Page 9 : le graphe A qui montre l'intensité de la pesanteur et sa valeur moyenne égale à 1g.

[Amanuensis]

OK. Pour les points 1) et 2) je vois à peu près comment améliorer, je les mets dans la "pile" de "choses à faire". (Dur compromis entre modifier trop souvent et trop peu souvent...).

Par ailleurs, je ne cherche pas à être "parfaitement rigoureux", parce que cela demanderait de partir de la "théorie finie" ; utiliser un terme de manière qui ne contredise pas la "théorie finie" demande déjà de l'attention !

Et "référentiel" présente une énorme difficulté ; on le voit d'ailleurs très bien répétitivement dans des discussions sur le forum...

[Amanuensis]

Si ça continue dans la même veine, je proposerai (une fois terminé) ou un autre modo of course :
- un nettoyage du fil (pour ne laisser que l'essentiel, pas pour enlever du HS ou du style)
- une mise en épinglé

AMHA c'est très prématuré de penser à cela. Si j'arrive au bout de mon programme il y aura peut-être quatre ou cinq chapitres, et j'ouvrirai un fil par chapitre.

[Deedee81]

AMHA c'est très prématuré de penser à cela. Si j'arrive au bout de mon programme il y aura peut-être quatre ou cinq chapitres, et j'ouvrirai un fil par chapitre.

Ok, on fera le point le moment venu, même si ça prend du temps

[stefjm]

AMHA c'est très prématuré de penser à cela. Si j'arrive au bout de mon programme il y aura peut-être quatre ou cinq chapitres, et j'ouvrirai un fil par chapitre.

Ça mérite un livre et m'est avis que cela peut plaire à un éditeur...

[Amanuensis]

C'est con, nous avons fermé l'entreprise d'édition dont j'étais un des propriétaires il y a quelques années.

[Paradigm]

Bonjour Amanuensis, bonjour à tous

Tout d'abord merci pour le partage de connaissance.

Si je comprend bien l'accélération de pesenteur g est une notion relative qui dépend donc du référentiel dans lequel on l'exprime.

Peut on faire l'analogie avec la notion d'accélération "a" dans le contexte de l'inertie (F = ma) ?

quant à la nature "absolue" de l'accélération, c'est un peu plus subtil car elle n'est pas "absolument absolue". Autrement dit, l'accélération d'un objet dépend certes du référentiel par rapport auquel on la mesure (et est donc en partie relative à l'observateur), mais elle possède également une "contribution propre" qui, elle, ne dépend pas du référentiel. Pour mettre en évidence cette dernière, il suffit d'être assis sur l'objet et d'avoir un dynamomètre (ou tout dispositif apte à mesurer une force). Si je me mets à courir par rapport à toi avec une accélération non-nulle, c'est clair que tu as par rapport à moi une accélération égale en norme et il y a donc une accélération relative entre nous qui sera différente de mon accélération relative vis-à-vis d'un autre observateur/référentiel. La différence entre nous, c'est que c'est moi qui ressent la force et pas toi : si tu portes un dynamomètre, il n'affichera rien alors que le mien, si. Il ne faut donc pas confondre l'accélération relative entre un objet et un référentiel avec l'accélération propre qui est interne à l'objet et lui donne son caractère "non-inertiel" et se manifeste par l'existence d'une "force ressentie/mesurée".

Une vidéo donné dans un autre fil https://forums.futura-sciences.com/p...ml#post6512892 message #4 peut aider à visualiser la facette relative de l'accélération.

Cordialement,

[Amanuensis]

Si je comprend bien l'accélération de pesenteur g est une notion relative qui dépend donc du référentiel dans lequel on l'exprime.

Oui, et c'est un point fondamental.

Et ce n'est pas une question seulement de "l'exprimer", c'est aussi une question de ressenti, d'observation, de mesure. Quand on "ressent" ou observe la pesanteur, on a toujours un référentiel en tête, explicitement ou (le plus souvent) implicitement. C'est un point que je cherche à faire bien comprendre dans le document.

Peut on faire l'analogie avec la notion d'accélération "a" dans le contexte de l'inertie (F = ma) ?

C'est un des sujets du deuxième chapitre (intitulé "inertie"), à venir.

Quant à la citation de Rincevent, elle souligne un des points critiques que cherche aussi à faire comprendre le doc.

[GBo]

"Faire comprendre", c'est exactement cet effort que j'apprécie dans ce premier chapitre, et tu y arrives fort bien ! Vivement la suite Amanuensis.

[bobdémaths]

Très belle initiative Amanuensis !

[Amanuensis]

J'ai lu ton sympatique pdf, mais pour moi un champs de pesanteur (terrestre) c'est (désolé) le champs créer par la terre.
Au niveau du sol g=G*Mt/Rayon².
Le fait qu'un accélérometre en chute libre ne le mesure pas c'est le principe d'équivalence.

Cela montre que mon doc peut être utile, même si manifestement il n'est pas suffisant pour que tout lecteur entreprenne le désapprendre qui lui serait utile pour ne pas rester dans une ornière conceptuelle.

##rapatriement depuis le fil Qu'est-ce qui est réellement instantané en physique ?##

[Amanuensis]

Je recopie un commentaire posté dans un autre fil, commentaire différent des autres.

J'ai lu ton sympatique pdf, mais pour moi un champs de pesanteur (terrestre) c'est (désolé) le champs créer par la terre.
Au niveau du sol g=G*Mt/Rayon².
Le fait qu'un accélérometre en chute libre ne le mesure pas c'est le principe d'équivalence.
Mais je suis d'accords qu'il serait peu-temps de faire une refonte épistémologique et de changer le vocabulaire.

[gts2]

C'est désolant !

Je n'ai pas réagi avant, car le message des autres intervenants allait dans mon sens : le texte éclaircit clairement la notion de pesanteur.

[invite82fffb5c]

Cela montre que mon doc peut être utile, même si manifestement il n'est pas suffisant pour que tout lecteur entreprenne le désapprendre qui lui serait utile pour ne pas rester dans une ornière conceptuelle.

Mais rassure toi, Je peux vivre avec les deux.

Si tu enseignes à des lycéens que les forces d'inertie sont des champs de pesanteur à toi de voir.

Même si c'est vrai ! (localement)

Ceci a conduit Einstein à formuler une théorie où la gravitation est une pseudo-force due à la courbure de l'espace-temps. Cette idée est le fondement de la relativité générale.

La refonte epistémologique c'est plutot qu'il n'existe que des force d'inertie. Il y a plus de "champs de pesanteur".

##rapatriement depuis le fil Qu'est-ce qui est réellement instantané en physique ?##

[mach3]

pour moi un champs de pesanteur (terrestre) c'est (désolé) le champs créer par la terre.
Au niveau du sol g=G*Mt/Rayon².

c'est faux. La pesanteur au sol n'est pas G*Mt/Rayon². Ce serait le cas si la Terre ne tournait pas, mais elle tourne. Non seulement la pesanteur au sol n'est pas de cette valeur, mais en plus elle ne pointe pas vers le centre de la Terre (sauf au pôles et à l'équateur). On pourrait en plus ajouter le fait que la Terre est plus ellipsoïde que plate et que donc, dans le cas où elle ne tournerait pas, la pesanteur à sa surface ne serait pas G*Mt/Rayon².

m@ch3

##rapatriement depuis le fil Qu'est-ce qui est réellement instantané en physique ?##

[GBo]

Disons que soit le message de Youri date du 19ieme siècle, donc avant la "meilleure idée d'Einstein" de 1907 comme l'écrit Brian Greene dans l'Univers élégant, soit Youri ne voit pas l'intérêt pédagogique d'une approche qui n'est pas ancrée dans l'historicité des découvertes mais propre aux phénomènes.

[Deedee81]

Salut,

Essayons de rester correct, je sens l'énervement gagner (je peux me tromper, je préfère prendre les devant).

On peut avoir des points de vue différents sur la manière de présenter la relativité générale de manière pédagogique et plusieurs points de vues sont certainement tout à fait valable.
Même des points de vue anciens. Mais (ça c'est pour Youri), ça s'applique aussi dans l'autre sens. Il y a des points de vue moderne, atypique.... qui sont très bien.

Alors gardons notre sang froid.

Merci.

[mach3]

Disons que soit le message de Youri date du 19ieme siècle

Le problème n'est pas là. La force/l'accélération de la gravitation à la surface de la Terre et le poids/la pesanteur à la surface de la Terre sont deux choses différentes (en norme et en direction, sauf aux pôles), et ça c'était connu au 19e.

m@ch3

[GBo]

@mach3, je parlais au contraire de ce qui rapproche accélération et gravité...
Le problème est où d'ailleurs ? Du fait d'employer le mot pesanteur pour un phénomène physique que l'on peut subir loin de tout astre ? Dans la mesure où cette (re-?)définition est clairement donnée et assumée dans le scope du texte, je n'en vois pas pour ma part. Au contraire je vois où l'auteur veut en venir et c'est une approche plus que "sympatique".

[invite82fffb5c]

La pesanteur au sol n'est pas G*Mt/Rayon². Ce serait le cas si la Terre ne tournait pas, mais elle tourne.

Merci, pour là correction.

Après, pour moi si on parle de champs de pesanteur c'est que d'emblée on parle de gravité à la Newton...

Quel différence faite vous entre apesanteur et impesanteur alors ?

##rapatriement depuis le fil Qu'est-ce qui est réellement instantané en physique ?##

[mach3]

@mach3, je parlais au contraire du principe d'équivalence, de ce qui rapproche accélération et gravité...
Le problème est où alors ? Du fait d'employer le mot pesanteur pour un phénomène physique subit loin de tout astre ? Dans la mesure où cette (re-?)définition est clairement donnée et assumée dans le scope du texte, je n'en vois pas pour ma part. Au contraire je vois où l'auteur veut en venir et c'est une approche plus que juste "sympatique".

Pas de problème avec le texte, que j'apprécie grandement au passage. Le problème concerne l'affirmation de Youri, qui est fausse, autant avec les connaissances actuelles qu'avec celle du 19e siècle. La pesanteur au sol sur Terre n'est pas G*Mt/Rayon². Une telle affirmation ne peut venir que d'une confusion entre pesanteur et gravitation, confusion entretenue par certaines vulgarisations et certains enseignements.

m@ch3

[Deedee81]

Salut,

EDIT croisement, décidément, on a tous les trois compris les choses différemment Enfin, c'est pas grave, on est "presque" tous d'accord sur l'article, c'est ça le sujet

Oui GBo, de ce que j'ai compris il y a un problème sur le vocabulaire. Mais je me demande s'il n'y a justement pas un léger flou artistique sur ce vocabulaire dans la litérature. Et je ne vois pas d'approche iconoclaste dans la manière dont le sujet a été traité.

[mach3]

Après, pour moi si on parle de champs de pesanteur c'est que d'emblée on parle de gravité à la Newton...

et bien non. Gravitation et pesanteur sont deux choses différentes. On peut avoir de la pesanteur sans champ de gravité (vaisseau en rotation), et pas de pesanteur dans un champ de gravité (vol "zero-G"). C'est tout l'intérêt du document cité : rétablir la distinction entre les deux concepts, à l'encontre de la confusion qui règne dans certaines vulgarisation et certains cours.

Quel différence faite vous entre apesanteur et impesanteur alors ?

c'est la même chose, on a inventé le second terme parce qu'à l'oral le premier est confusant : "la pesanteur" et "l'apesanteur" sonnent pareil.

m@ch3

##rapatriement depuis le fil Qu'est-ce qui est réellement instantané en physique ?##