Quel probleme avec le principe de Mach

[invite18230371]

Bonjour,

Je ne comprends pas en quoi le principe de Mach pose une quelconque difficulté.

N'y en quoi cela montre que les forces d'inertie viennent des masses lointaines.

Wikipédia:

Si le principe de Mach est faux, c’est-à-dire si les forces d'inertie existent même en l'absence de toute matière ou énergie, alors l'astronaute pourrait le savoir, en ressentant des forces d'inertie, comme la force centrifuge qui poussent ses bras vers l'extérieur. Cette idée heurte le sens commun, dans la mesure où il est difficile de concevoir un mouvement, en l'occurrence une rotation, sans aucun point de référence. Cela impliquerait la notion d'un espace et d'un référentiel absolu, ce qui est remis en cause par le principe de relativité générale.

Je ne suis pas d'accords avec la conclusion, même si l'astronaute ressent les forces centrifuge. En quoi cela enlève une quelconque généralité à la définition des référenciel inertiel ?
-----

[gts2]

Je ne comprends pas en quoi le principe de Mach pose une quelconque difficulté.

Le principe de Mach ne pose pas de difficultés, simplement (comme pour tout principe), on cherche à savoir s'il est vrai.

N'y en quoi cela montre que les forces d'inertie viennent des masses lointaines.

Un principe, par définition, ne montre rien : il suppose.

[invite18230371]

Enoncé comme dans wikipédia alors il est faux.
Car je vois pas la difficulté à choisir un (parmis une infinité) référenciel dans lesquel les forces d'inerties sont nulles.

Cela impliquerait la notion d'un espace et d'un référentiel absolu, ce qui est remis en cause par le principe de relativité générale.

??? je ne comprends pas l'implication.

[Pio2001]

Car je vois pas la difficulté à choisir un (parmis une infinité) référenciel dans lesquel les forces d'inerties sont nulles.

Bonjour,
En l'absence de toute matière ou énergie, il est impossible de choisir un référentiel. Un référentiel ne peut se définir que comme "celui dans lequel tel solide a tel mouvement", ou "est immobile".

[A voir en vidéo sur Futura]

[gts2]

Citation de Mach :

"Nous disons qu’un corps K ne peut changer sa direction et sa vitesse que sous l’influence d’un autre corps K'.
Or il nous serait impossible d’arriver à cette idée, si d'autres corps A, B, C,... n’étaient présents qui nous permettent de juger le mouvement de K.
Nous reconnaissons donc uniquement une relation du corps K aux corps A, B, C,...
Faire soudainement abstraction de A, B, C,... et se mettre à parler de l’allure du corps K dans l'espace absolu, c’est tomber dans une double erreur.
Il nous est en effet impossible de savoir comment K se comporterait en l'absence des corps A, B, C,... puisque nous ne posséderions alors aucun moyen qui nous permette de juger de l’allure du corps K et de prouver notre affirmation ; celle-ci n’aurait donc plus de signification scientifique."

[invite18230371]

Ok, mais la vitesse c'est comme rien, c'est connue depuis galillée.

Pour l'accélération, on peut tout à fait la ressentir, mesurer dans sont reférenciel propre.

Si les bras de l'astronaute s'écarte c'est qu'il n'est pas un référenciel d'inertie. La lumière ne s'y propage pas ligne droite. Il peut faire des calculs pour trouver la tranformation permettant de rétablir ll'expression des loie physique dans les référenciels inertiels.

Et c'est référenciel inertiels garde toutes leurs généralité. (translation, chute libre,...). Il n'en définira pas 1 seul qui soit donc absolu.

[gts2]

Oui, mais la réponse de Mach est : si on ressent des forces d'inertie, si la lumière ne se propage pas en ligne droite, c'est qu'on se déplace par rapport à quelque chose et non par rapport à un hypothétique espace absolu (à prendre au sens "groupe d'équivalence" des référentiels d'inertie).

[invite18230371]

c'est qu'on se déplace par rapport à quelque chose et non par rapport à un hypothétique espace absolu (à prendre au sens "groupe d'équivalence" des référentiels d'inertie)

Je ne comprends toujours pas en quoi sont-il hypothétiques/absolue ? Ce sont les référenciels inertiels comme on en a l'habitude. N'y plus absolue, ni moins, simplement pratique.

Et en aucun cas j'ai besoin des masses lointaine pour les définir !
Après que le référenciel des masses lointaine converge vers un référenciel inertiel est une autre question (mais qui se comprends bien aussi).

[gts2]

"pratique" me fait penser à une autre citation de Mach :

"Il en est en réalité ainsi si nous prenons a priori, l’espace absolu pour point de départ ; mais, en restant sur le terrain des faits, on ne connait rien d'autre que l’espace et le mouvement relatifs.
On trouve que les mouvements dans le système du monde sont relatifs et les mêmes, que l’on adopte le système de Ptolémée ou celui de Copernic.
Ces deux conceptions sont égales ; la seconde n’est que plus simple et plus pratique.
L'univers ne nous est pas donné deux fois, d’abord avec une Terre au repos, puis avec une terre animée d’une rotation, mais bien une fois avec ses mouvements relatifs seuls déterminables.
Il est donc impossible de dire comment seraient les choses si la terre ne tournait pas."

[invite18230371]

Si MACH refuse de définir un référenciel autrement que par rapport à un autre objet matériel, forcément dans un espace vide il va avoir des problemes.
Et donc un référenciel n'a pas besoin d'être attaché à un autre objet.

Localement on peut très bien définir un référentiel inertiel,
Si l'astronaute à les bras qui se tendent c'est qu'il est en rotation par rapport à ce dernier.

Si on le coupe subitement en deux, ces bras vont s'éloigner à vitesse constante (MRU).
Individuellement chaque bras pourra constituer un référentiel inertiel.

Le moment d'inertie de l'ensemble gauche+droit va augmenter, la vitesse de rotation diminuée.
Quand les 2 bras seront espacé d'une très grande distance, le référentiel attachés aux 2 bras sera inertiel.

[gts2]

"pratique" fait aussi penser à "commode" de Poincaré :

“Cela n’empêche pas que l’espace absolu, c’est-à-dire le repère auquel il faudrait rapporter la Terre pour savoir si réellement elle tourne, n’a aucune existence objective.
Dès lors, cette affirmation : “ la Terre tourne ”, n’a aucun sens, puisqu’aucune expérience ne permettra de la vérifier ;
puisqu’une telle expérience, non seulement ne pourrait être réalisée, ni rêvée par le Jules Verne le plus hardi, mais ne peut être conçue sans contradiction ;
ou plutôt ces deux propositions : “ la Terre tourne ”, et “ il est plus commode de supposer que la Terre tourne ”, ont un seul et même sens ;
il n’y a rien de plus dans l’une que dans l’autre. ”
(H. Poincaré, La science et l’hypothèse).

[invite18230371]

Merci, mais cela noit le poisson je crois.
Déjà on sait très bien que la terre n'est pas un référenciel inertiel, car on change plus souvent les rails des chemins de fer en direction NORD-SUD que EST-OUEST -> force de Coriolis. Pendule de fouceau, ...

"MACH -> Si la terre était seule dans l'univers, les forces d'inerties n'existerait plus "

Ci-dessous une image:
L'espace est vide, on néglige la gravité.
Voici la situation de l'astronaute en rotation une fois le grappin de A lié à B :
Si un dynanometre est attaché à l'un des bras, alors on mesurera une force.
En quoi les masses lointaines interviennent ? En quoi leur absence change quoique soit à la situation ?

[gts2]

Voir matierevolution un article qui fait le tour du principe de Mach avec des citations de physiciens plus compétents que moi.

[gts2]

Je vous laisse lire les physiciens plus compétents que moi, mais Mach dirait :

"L'univers ne nous est pas donné deux fois, d’abord avec une Terre au repos, puis avec une terre animée d’une rotation, mais bien une fois avec ses mouvements relatifs seuls déterminables.
Il est donc impossible de dire comment seraient les choses si la terre ne tournait pas."

"Terre au repos" à remplacer par "espace vide", "terre animée d’une rotation" à remplacer par "présence de matière" pour votre expérience.

et Feynmann :
"Pour autant que nous le sachions, Mach a raison : personne n’a à ce jour démontré l’inexactitude de son principe en supprimant tout l’univers pour constater ensuite qu’une masse continuait éventuellement à avoir une inertie !"

Donc (mais là c'est un point de vue pas forcément reconnu) :
1- le principe de Mach ressort plus de l'épistémologie que de la physique pure et dure (cf. côté "commode" de Poincaré : "croire" ou pas au principe de Mach ne change pas les équations)
2- c'est un principe heuristique intéressant (cf. genèse relativité)

[gts2]

Merci, mais cela noit le poisson je crois.

Pour ce qui est de noyer le poisson : voir le 1- de mon message.

[invite18230371]

Ok, alors épistémologiquement je connais mon choix:

- Dans un espace vide sauf 1 point, je garde le principe de la conservation de l'énergie -> MRU -> Force d'inertie.
C'est le razor d'occam, pas la peine de rajouter d'obscure interaction a distance des corps éloigné (plus proche de l'astrologie).

- Autre difficulté : si l'inertie disparaissait alors l'objet irait à la vitesse lumière directe. Bravo MACH !

- MACH confond les choses, Ce n'est pas parce que les masses lointaines forme un référenciel inertiel qu'elles sont la cause de l'inertie. Mais c'est bien par ce qu'il y a de l'inertie que les masses lointaines tendent à former un référenciel inertiel.

- Finalement son principe est invérifiable, il n'apporte rien sur la compréhension de l'origine de l'inertie (il déplace le probleme). Donc à rejetter a priori.

[Pio2001]

En relativité générale, peut-il exister un espace-temps contenant deux seaux en rotation l'un par rapport à l'autre, vide par ailleurs, avec de l'eau plane dans l'un et incurvée dans l'autre ?
On pourra remplacer les seaux par des dynamomètres disposés selon le schéma de StrangQuark plus haut.

Si oui, alors le principe de Mach est incompatible avec la relativité générale.

[gts2]

Pour les deux seaux (problème de Berkekey) je ne sais pas, mais pour un seau la relativité générale est localement machienne (effet Lens-Thirring).

[Haflinger]

si l'univers se résume a n'importe quoi de commun comme un seau ou une patineuse (je n'ai pas dit "tapineuse", quoique cela soit tout autant valable), les principes connus se résument a cet univers.
Chaque élément de cet univers peut se référencer par rapport au dit univers, mais peut-on affirmer que l'univers entier accélère ou tourne ?

cela me rappelle les BD de Flash Gordon qui explorait des univers infiniment petits dans la matière par retrecicement de sa taille.

[invite18230371]

Si, comme le fit Mach, on imagine maintenant une situation dans laquelle ce sont toutes ces étoiles (l’univers) qui seraient en rotation, le seau restant au repos, on serait dans une situation où seule une accélération relative existerait pour le seau, et la surface de l’eau devrait donc rester plane selon Newton. Pour Mach, cela n’avait aucun sens et l’on devait imaginer que, dans la seconde situation, le seau subirait une force similaire provoquée par le « mouvement global de l’univers », ce qui invaliderait le concept d’accélération absolue et expliquerait l’inertie comme une sorte d’effet moyenné de l’existence du reste de l’univers.

Comment imaginer un univers entier en rotation (en bloc) ?
C'est ridicule !
Déjà l'univers est probablement infinie.
Largement trop grand pour avoir une rotation en bloc.
De plus l'univers est en expansion.
- Ce qui diminue la vitesse de rotation à mesure que l'univers gonfle.
- Après la periode d'inflation d'un hypothétique univers finie en rotation, on se retrouve avec un univers dont les étoiles lointaines se rapproche d'un référenciel inertiel.

Et même si c'était possible, n'en déplaise à MACH mais Newton à raison.
Je ne vois pas en quoi un univers en rotation ferait naitre des forces sur le sceau au repos.
Par contre les vents stellaire formeraient de jolie chevelures sur toutes les étoiles.