Ondes gravitationnelles - Démonstration

[invite0c76edbc]

Bonjour,
Je suis actuellement en 2ème année de licence de biologie, et dans le cadre de notre cours de physique, un rapport d'une quinzaine de page nous est demandé sur les ondes gravitationnelles.

Dans ce rapport doit figurer 4 à 6 pages de "partie physique et démonstration". La consigne est la suivante : "Vous devez démontrer et justifier clairement, ce qui est possible pour vous, les aspects physiques. Les copier-coller de formules ou de parties de texte de documents de recherche extérieurs sont proscrits."

Le problème est que le sujet me paraît bien complexe pour des étudiants en biologie, et je ne trouve pas de démonstration valable sans connaissance préalable de la relativité restreinte, que nous n'avons pas à notre niveau.
Je précise que notre cours de physique portait sur les ondes, plus spécifiquement sur leur propagation et sur les oscillateurs harmoniques

Pourriez-vous m'aider svp ?
Merci d'avance pour toute aide apportée !
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[gts2]

Bonjour,

Vous êtes sûr de votre énoncé, parce que des ondes gravitationnelles en 2ème année de biologie ! (Ce n'est pas de la relativité restreinte mais générale.)
C'est peut-être des ondes de gravité (des vagues sur l'eau), même si c'est déjà un peu difficile.

[Deedee81]

Salut,

Je suis d'avis aussi qu'il doit s'agir des ondes de gravité.

Les ondes gravitationnelles c'est !!!!
Ce n'est pas la relativité restreinte, c'est pire et impossible de démontrer quoi que ce soit sans maîtrise du calcul tensoriel a minima. C'est un beau travail de recherche en soi (mais difficile) mais si on doit démontrer là on grimpe de plusieurs étages dans la difficulté. J'espère vraiment que ce n'est pas ça qui est demandé !!!! (j'imagine déjà devoir expliquer l'équation d'Einstein, la linéarisation, les coordonnées harmoniques.... de quoi faire un infar)

Par contre les ondes de gravité, ça c'est accessible. Je conseille de lire attentivement :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Onde_de_gravit%C3%A9
L'article est plutôt bien foutu et peut servir de base pour faire quelques recherches complémentaires. Et de là amener vos propres réflexions et travail personnel (puisque ... pas de copier coller , par contre indiquer les références montre qu'on a bien cherché et ça c'est apprécié ) Ca reste en soi un magnifique travail (assez conséquent vu le nombre de pages). Bon courrage

[invite0c76edbc]

Malheureusement le sujet est bel et bien sur les ondes gravitationnelles :/

J'avais pensé à montrer comment trouver la distance Terre / Source de l'onde gravitationnelle, en se basant sur la distance entre les interféromètres LIGO de Hanford et Livingston et sur la relation c = d/t
Mais à part ça je ne vois pas quoi faire

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite0c76edbc]

J'ai trouvé un sujet de Bac sur les ondes et je pense que c'est quelque chose comme ça qu'il attend : https://labolycee.org/les-ondes-gravitationnelles
Si vous avez d'autres suggestions n'hésitez pas ! Merci pour votre aide

[Deedee81]

Malheureusement le sujet est bel et bien sur les ondes gravitationnelles :/

J'avais pensé à montrer comment trouver la distance Terre / Source de l'onde gravitationnelle, en se basant sur la distance entre les interféromètres LIGO de Hanford et Livingston et sur la relation c = d/t
Mais à part ça je ne vois pas quoi faire

Pour ce qui est d'approfondir le sujet, ses applications, sont histoire et mêmes les aspects physiques il y a moyen de s'en sortir.
De même pour les détecteurs : les améliorations qui ont été apportées (c'est assez phénoménal d'ailleurs : amortisseurs sur les miroirs, refroidissement pour éviter le bruit thermique, etc.)

Au niveau calcul c'est par contre beaucoup moins évident. Ce que tu proposes est bien. Autre chose si la longueur des bras de l'interféromètre varie cela affecte aussi la longueur d'onde de la lumière et on ne devrait avoir aucune interférences. Mais heureusement les impulsions lumineuses vont si vites qu'elles ont le temps de passer avant que la longueur des bras de varie. Cela peut se voir en comparant le temps de transit des impulsions lumineuses et la fréquence des ondes gravitationnelles. Autre calcul intéressant : soit une masse oscillante (modélisant le corps émetteur, disons la masse d'une étoile comme le soleil oscillant sur 1 km à 100 oscillations par seconde pour avoir des chiffres) cela donne ne variation périodique de la gravité (un calcul classique est suffisant, pas besoin d'avoir la relativité générale pour avoir une estimation). Elle diminue bien sûr en 1/r² et après disons une centaine d'année lumière : comment oscillerait un corps test sous cette gravité oscillante ? Le résultat est infime et donne une idée de la difficulté à détecter ces ondes. Autre idée : on a observé la fusion de deux étoiles à neutrons en ondes gravitationnelles et autres signaux électromagnétiques : X, IR, radio, gamma,.... Renseigne-toi sur la distance et sachant que les ondes sont arrivées en même temps sur Terre cela montre que les OG se propagent à la vitesse de la lumière => rapport entre les vitesses et écart temps de réception à calculer pour l'illustrer.

Jette aussi un oeil à ça : https://fr.wikipedia.org/wiki/PSR_B1913%2B16
ça peut donner des idées

Voir aussi les suggestions d'autres ici.

[invite7a0a8d2e]

Le problème est que le sujet me paraît bien complexe pour des étudiants en biologie, et je ne trouve pas de démonstration valable sans connaissance préalable de la relativité restreinte, que nous n'avons pas à notre niveau.

Il suffit d'être un peu logique.
Vous dites que la démonstration théorique vous parait hors de portée et je veux bien vous croire.
Donc il faut se demander ce que pourrait être une démonstration non théorique.

Perso j'aurais dit qu'il faut montrer qu'on peut mettre en relation "les observations" avec "ce qu'on entend par onde gravitationnelle".
En gros, pourquoi l'observation par le bon sens, par l'habitude de penser que etc, "a prouvé" l'existence de ces ondes.
C'est un peu une rétro inspection des raisons qui nous font penser qu'une chose en amène une autre.
Et si sur certains points vous n'est pas totalement d'accord avec l'interprétation faite de l'observation, à mon avis ce serait même faire preuve d'esprit critique.

Ce travail serait donc plus un travail de "réflexion sur la connaissance" qu'un travail de physicien (que peu d'étudiants en deuxième année de licence de biologie seraient capables d'effectuer, on est d'accord).

[Deedee81]

Donc il faut se demander ce que pourrait être une démonstration non théorique.

Brainman,

Si tu crois que son professeur de physique va accepter des démonstrations non théoriques, tu te trompes. Il ne faut pas conseiller ce genre de chose. C'est inacceptable !

Ceci dit, ce que tu expliques reste valable pour la partie recherche, réflexion et la partie non théorique du travail à réaliser.

[invite7a0a8d2e]

Question à Critiks : Vous pensez avoir eu un cours de ce type chez vous ?

L2 Licence biologie - Ecologie.

2) des compétences transversales :

• Savoirs :
  • Connaître le processus de formation des connaissances dans différentes disciplines (hypothèses, résultats expérimentaux, résultats polémiques, théorèmes mathématiques, faits scientifiques).

https://formations.umontpellier.fr/f...-KKO1LFD8.html