Photographie du mouvement

[curiossss]

Bonjour,

Imaginons un ressort tendu entre deux parois fixes verticales.

On le fait vibrer de gauche à droite, puis avec une caméra haute résolution on prend 2 photos :

.Une quand le centre du ressort est exactement entre les deux parois, et que le ressort se dirige vers la droite.
.Une quand le centre du ressort est exactement entre les deux parois, et que le ressort se dirige vers la gauche.

Et finalement on prend la photo lorsque le ressort est à l'arrêt, et donc son centre est aussi exactement entre les deux parois fixes.

Question :
En regardant chacune de ces 3 photos (on va dire que la technologie futuriste utilisée permet d'avoir une résolution presque infinie donnant à voir (idéalement) la position (centre de masse) de chaque atome, pourrait-on déduire si le ressort est à l'arrêt ou en mouvement, et si oui dire dans quel sens ?

Merci.
-----

[jiherve]

bonjour
on devrait voir l'onde de compression et donc des spires inégalement reparties.
https://www.youtube.com/watch?v=adYrRk22GDQ
JR

[curiossss]

Bonjour,

Oui c'est ce que je pense. Il n'y a pas de doute sur la flèche du temps.
Alors pourquoi la flèche du temps reste considéré comme un problème non résolu en physique ?
Référence à cet article wikipedia : https://fr.wikipedia.org/wiki/Liste_...de_la_physique
Il y a un truc qui m'échappe là...

[jiherve]

bonsoir
amha rien à voir avec la flèche du temps.
serait elle présente dans les phénomènes stroboscopiques car c'est de cela dont il s'agit ?
JR

[A voir en vidéo sur Futura]

[curiossss]

Bonjour,

Non Jiherve, rien à voir avec la stroboscopique. Avec un stroboscope on prend une photo à intervalles réguliers et on obtient une illusion de mouvement. Si le mouvement est périodique on peut même se débrouiller pour le voir immobile. Ce n'est pas de cela dont il s'agit ici.

Le problème de la flèche du temps se focalise sur le fait que toutes les équations fondamentales en Physique sont invariantes si on inverse la variable temps ( t devient -t).

En revenant sur mon exemple des 3 photos, je me dis que nos équations en Physique ne peuvent donner plus que ce qu'on a mis dedans. Et si on n'a pas mis quelque chose qui traduit les infinitésimales différences entre les 3 photos alors les équations de physiques considéreront que les 3 photos sont identiques. Donc que le changement de signe de la variable Temps peut se faire sans que cela ne change rien au système qu'on est en train d'étudier.

Vous allez me dire que dans mon exemple c'est le vecteur vitesse qui change de signe. Mais la vitesse dépend du temps (vitesse = mètres par seconde) et si on inverse le signe du temps on inverse le signe de la vitesse. Je suis donc dans le même problème.

[jiherve]

bonsoir,
je ne te comprends pas!
avec tes trois photos tu en aura une avec le ressort plus comprimé a droite, une autre avec la compression à gauche et une troisième sans compression celle ci se différentie bien des deux autres qui elles peuvent être échangées car symétriques, ce à quoi on peut s'attendre en effet.
JR

[curiossss]

Dans les 3 photos le ressort est exactement centré par rapport aux deux points d'attache.... Il y aurait-il une différence apparente entre les 3 photos ?

On peut aussi raisonner avec une bille roulant dans une cuvette de gauche à droite, les 3 photos prises quand elle est exactement au plus bas de la cuvette.

[jiherve]

re
pour la bille non mais pour le ressort je pense que oui car il y a une onde de compression qui se déplace mais je peux me tromper.
JR

[curiossss]

Oui, c'est pour ça que l'exemple avec la bille est plus adapté (avec le ressort on ne sait pas trop si la forme des spires est exactement la même dans les 3 cas, ce qui rend cette discussion stérile).

Je crois que j'aurais dû ouvrir cette discussion dans "Discussions scientifiques" plutôt que dans "Physique".
Un modérateur pourrait-il déplacer cette discussion dans le bon endroit ? Ou bien je repose la question dans le bon forum mais avec l'exemple de la bille ? Merci

[Deedee81]

Salut,

la question de la flèche du temps n'est pas "non résolu", cela fait partie de la physique statistique (entropie et tout ça).
Et le problème du ressort ou de la bille ne sont pas vraiment concernés par ça.

Le champion de la flèche du temps (y compris dans le domaine quantique et tout ça) c'est le Docteur Zeh : http://www.thp.uni-koeln.de/gravitat...ion/index.html
Sinon plus simple : https://fr.wikipedia.org/wiki/Fl%C3%A8che_du_temps

[Deedee81]

Un modérateur pourrait-il déplacer cette discussion dans le bon endroit ? Ou bien je repose la question dans le bon forum mais avec l'exemple de la bille ? Merci

Pourquoi déplacer ? Pourquoi vouloir en parler dans discussions scientifiques ??? Ca reste de la pure physique, non ?

[curiossss]

Bonjour Deedee,

Désolé mais le lien que tu fournis pointant vers les écrits du Docteur Zeh ne fournissent aucune explication. Et pour cause, Zeh se base sur les équations de la Physique alors que la Physique se contente de mettre les observations en équations. C'est son rôle. Donc vouloir ensuite partir des équations pour expliquer ce qu'on n'a pas initialement mis dans les formules est voué à l'échec non ?

Et pourquoi je dis ça ? Parce que dans l'exemple de la bille que j'ai apporté plus haut il est clair que la simple observation macroscopique de la bille ne peut pas, par définition, nous donner des renseignements de ce qui se passe à des échelles beaucoup trop fines. Les formules que la Physique a mises en place pour décrire les faits observés ne peuvent en aucune manière décrire exactement ce qui n'a pu être observé, mesuré (elles le font statistiquement, au mieux).
Et donc je m'étonne qu'on puisse autant discourir sur la Flèche du Temps alors qu'on a si peu d'éléments pour en parler. Et cela d'autant plus que ces discussions ont donné lieu à des théories bizarres qui partent DONC du postulat non dit que ce qui n'a pas encore pu être observé (car trop petit) n'aurait aucun impact invalidant ces théories.

Ce genre de discussion dépasse donc le cadre strict de la Physique et mériterait selon moi qu'on déplace ce sujet dans "Discussions Scientifiques"

[Pio2001]

la question de la flèche du temps n'est pas "non résolu", cela fait partie de la physique statistique (entropie et tout ça).
Et le problème du ressort ou de la bille ne sont pas vraiment concernés par ça.

La question qui revient lorsqu'on étudie la flèche du temps, c'est comment des phénomènes irréversibles peuvent-ils émerger à partir de mécanismes qui sont tous parfaitement réversibles ? Si au niveau microscopique toutes les lois d'évolution sont réversibles, alors tous les phénomènes qui en découlent doivent être réversibles. Or ce n'est pas ce qu'on observe.
On parle parfois de "brisure de symétrie temporelle".

Pour ma part, j'ai du mal à appréhender le problème. Ce serait plus clair pour moi si on donnait une définition mathématique et rigoureuse de la notion de réversibilité.

[stefjm]

Pour ma part, j'ai du mal à appréhender le problème. Ce serait plus clair pour moi si on donnait une définition mathématique et rigoureuse de la notion de réversibilité.

Un système réversible a des pôles a partie réelle nulle. ?

[curiossss]

La question qui revient lorsqu'on étudie la flèche du temps, c'est comment des phénomènes irréversibles peuvent-ils émerger à partir de mécanismes qui sont tous parfaitement réversibles ? Si au niveau microscopique toutes les lois d'évolution sont réversibles, alors tous les phénomènes qui en découlent doivent être réversibles. Or ce n'est pas ce qu'on observe.
On parle parfois de "brisure de symétrie temporelle".

qui sont tous parfaitement réversibles ? : Justement : sont-ils tous parfaitement réversibles ? Ils le sont dans les formules, c'est tout. De là à dire que le temps serait réversible il y a un pas...

[Douxleurre]

Bonjour,

Je peux peut-être proposer une piste de réflexion :
Une grande classe d'équations physiques dans lesquelles l'irréversibilité émerge à partir de grandeurs conservées est les équations de diffusion (d'énergie interne, de charge, de particules, de quantité de mouvement, etc. ).
À mon sens ces phénomènes ont lieu car le système considéré est inhomogène, et donc pas à l'équilibre thermodynamique.
Donc je peux proposer de dire qu'on observe une évolution irréversible car notre univers est fondamentalement inhomogène (depuis les fluctuations quantiques primordiales il semblerait).
Je ne sais pas si c'est très éclairant mais ça me semble satisfaisant, car les équations de diffusion sont des équations conservant les grandeurs concernées et mues par l'inhomogénéité de la-dite grandeur.

[Pio2001]

Un système réversible a des pôles a partie réelle nulle. ?

Il doit manquer quelque chose dans la définition... qu'est-ce qu'on appelle un système ? Par quelle(s) grandeurs est-il décrit ? Obéit-il à une équation d'évolution ? De quel genre ? Son état comporte-t-il des constantes arbitraires ?...

Par exemple un point matériel qui se déplace à vitesse constante dans un référentiel galiléen avec un repère O x y z selon l'axe des x croissants, à y et z = 0, obéissant en cela à la loi de Newton f=ma avec f=0.
C'est un système dont l'évolution est réversible. Quelle est la propriété mathématique qui exprime cela ?

[Pio2001]

Quelle est la propriété mathématique qui exprime cela ?

Ce doit être un truc du style "si f(t) est une solution de l'équation, alors g(t) = f(-t) pour tout t est aussi une solution". Mais il y a peut-être une version plus simple.

[Deedee81]

Salut,

Ce genre de discussion dépasse donc le cadre strict de la Physique et mériterait selon moi qu'on déplace ce sujet dans "Discussions Scientifiques"

Non c'est pire que ça, vouloir faire comme tu dis est carrément non scientifique.

Toute la science est basée sur l'observation, l'expérience et la mise en équation (pour les sciences mathématisées mais elles le sont presque toutes). On n'a que ça. Et vouloir s'inspirer de..... de quoi ? De ce qu'on peut trouver dans Mickey Magazine ??? (sans décrier ce magazine très sympa pour les enfants ). Ou en utilisant la cartomancie ? On peut mais ...... pas sur Futura. Donc ça ne servirait à rien de déplacer dans l'autre forum (qui n'est quand même pas une poubelle, merci).

expliquer ce qu'on n'a pas initialement mis dans les formules est voué à l'échec non ?

Non. C'est même une étape de la Méthode. Faire des prédictions et les vérifier. Et regarde les théories existantes : elles partent de quelques postulats basés expérimentalement, puis se développent de manière rigoureuse et unique et permettent d'expliquer des tonnes de choses. On ne s'amuse pas à faire de la théorie pour le plaisir, c'est aussi pour expliquer des tas de choses y compris souvent des nouvelles choses.

De plus pour chercher des explications, la moindre des choses est de commencer par comprendre ce qu'on sait déjà. Rejeter ça, c'est volontairement vouloir rester dans l'ignorance. C'est pour ça que je donne des liens comme ceux de Zeh par exemple.

Et donc je m'étonne qu'on puisse autant discourir sur la Flèche du Temps

Là on est deux.

alors qu'on a si peu d'éléments pour en parler.

Houuuuuu là tu fais une grosse confusion entre "on a peu d'éléments pour en parler" et "moi Curiosss j'ignore presque tous des éléments dont on dispose pour en parler". Forcément, vu que tu refuses de potasser les connaissances actuelles. C'est ton droit, hein, on est dans un pays libre Mais évite de faire la confusion.

Bon, cette discussion est déjà mourante mais je ne passe pas en vert : les derniers échanges (pas les tiens mais Pio, Stef et Douxleurre) restent intéressant. Pour le moment. Mais je parie une banane que ça va tourner en eau de boudin, comme d'habitude. Savez pas vous ternir les gars (non la je rigole, c'est le sujet qui veut ça, cétou)

[stefjm]

Il doit manquer quelque chose dans la définition... qu'est-ce qu'on appelle un système ? Par quelle(s) grandeurs est-il décrit ? Obéit-il à une équation d'évolution ? De quel genre ? Son état comporte-t-il des constantes arbitraires ?...

Il ne manque que linéaire, mais c'est implicite quand on parle de pôles.
Système physique obéissant à un système d'équation différentielle.
Constantes arbitraires lié aux conditions initiales (intégrations).

Par exemple un point matériel qui se déplace à vitesse constante dans un référentiel galiléen avec un repère O x y z selon l'axe des x croissants, à y et z = 0, obéissant en cela à la loi de Newton f=ma avec f=0.
C'est un système dont l'évolution est réversible. Quelle est la propriété mathématique qui exprime cela ?

La nullité de la partie réelle de ses pôle!

L'EDO est , donc deux intégrations pour passer de la force à la position (et donc x(0) et v(0) comme constantes arbitraires).

La fonction de transfert de ce système est donc et présente donc deux pôles nuls (car ), donc de parties réelles nulles.

Autre exemple : La même masse accrochée à un ressort de raideur k.


Pôles en , de partie réelle nulle.

Si on tient compte du frottement, il y aura un terme en p qui donnera une partie réelle non nulle aux pôles.

@Physiciens pas à l'aise avec la transformée de Laplace.
Les réponses des systèmes réversibles sont en , , .
Avec un système non réversible, apparait une exponentielle réelle .

Le truc parait tellement simple! Je veux bien des contre-exemples si je rate une évidence!

[gts2]

Bonjour,

Le truc parait tellement simple ! Je veux bien des contre-exemples si je rate une évidence!

Il suffit de prendre un comportement non linéaire.

[stefjm]

Il suffit de prendre un comportement non linéaire.

J'avais précisé.

On couvre déjà pas mal de lois physiques avec une modélisation linéaire.

[stefjm]

Ce doit être un truc du style "si f(t) est une solution de l'équation, alors g(t) = f(-t) pour tout t est aussi une solution". Mais il y a peut-être une version plus simple.

Toute fonction définie sur R se décompose de manière unique en la somme d'une fonction paire et d'une fonction impaire.
f=fp+fi

car

f(-t)=fp(t)-fi(t)

Il suffit donc de vérifier pour la parie impaire.

La partie paire et impaire dépendent de l'origine choisie.

[Sethy]

Bonjour,
Question :
En regardant chacune de ces 3 photos (on va dire que la technologie futuriste utilisée permet d'avoir une résolution presque infinie donnant à voir (idéalement) la position (centre de masse) de chaque atome, pourrait-on déduire si le ressort est à l'arrêt ou en mouvement, et si oui dire dans quel sens ?

Merci.

Pour la position centrale, cela se discute. Mais pour les deux images latérale, il n'y a pas photo. En raison de l'amortissement du aux forces de frottements, la déformation diminue entre deux oscillations.

Pour ce qui est de la flèche du temps, c'est le point de départ des réflexions de Prigogine qui l'amena à sa théorie sur les bifurcations et les structures dissipatives.

[stefjm]

La question qui revient lorsqu'on étudie la flèche du temps, c'est comment des phénomènes irréversibles peuvent-ils émerger à partir de mécanismes qui sont tous parfaitement réversibles ? Si au niveau microscopique toutes les lois d'évolution sont réversibles, alors tous les phénomènes qui en découlent doivent être réversibles. Or ce n'est pas ce qu'on observe.
On parle parfois de "brisure de symétrie temporelle".

Pour ma part, j'ai du mal à appréhender le problème. Ce serait plus clair pour moi si on donnait une définition mathématique et rigoureuse de la notion de réversibilité.

La flèche du temps est lié à la causalité.
Un système causal a sa réponse impulsionnelle nulle pour les temps négatifs (pas d'influence de l'avenir sur la réponse).
Exemple, le double intégrateur du PFD a comme réponse impulsionnelle t.Heaviside(t). https://www.wolframalpha.com/input?i=t*heaviside%28t%29

On peut décomposer cette réponse impulsionnelle en paire et impaire.

t/2 : est la partie impaire avec le passé qui influence autant que l'avenir! https://www.wolframalpha.com/input?i...28-t%29%29%2F2

abs(t)/2 : est la partie paire avec le passé qui influence autant que l'avenir! https://www.wolframalpha.com/input?i...28-t%29%29%2F2

La somme des deux fait que l'avenir de la réponse paire est compensée par l'avenir de la réponse impaire.

A noter, l'influence du choix de l'origine des temps pour les réponses impulsionnelles!

[stefjm]

Pour ce qui est de la flèche du temps, c'est le point de départ des réflexions de Prigogine qui l'amena à sa théorie sur les bifurcations et les structures dissipatives.

Structure dissipative : Si linéaire, pôles à parties réelles négatives, donc non nul : pas réversible

[Sethy]

Structure dissipative : Si linéaire, pôles à parties réelles négatives, donc non nul : pas réversible

J'avoue que je n'ai pas tout compris, mais effectivement réversibilité et flèche du temps, ça ne va pas ensemble.

La réversibilité n'est qu'une vue de l'esprit.

[curiossss]

Salut,
Non c'est pire que ça, vouloir faire comme tu dis est carrément non scientifique.
Toute la science est basée sur l'observation, l'expérience et la mise en équation (pour les sciences mathématisées mais elles le sont presque toutes). On n'a que ça. Et vouloir s'inspirer de..... de quoi ? De ce qu'on peut trouver dans Mickey Magazine ??? (sans décrier ce magazine très sympa pour les enfants ). Ou en utilisant la cartomancie ? On peut mais ...... pas sur Futura. Donc ça ne servirait à rien de déplacer dans l'autre forum (qui n'est quand même pas une poubelle, merci).

Je crois avoir écrit dans mon message que la science est basée sur l'observation, et les formules en sont les conséquences directes.
Quant à Mickey... je ne comprends absolument pas d'où tu sors ça. Etrange que ça te soit venu à l'esprit mais je ne suis pas psychanalyste.

Non. C'est même une étape de la Méthode. Faire des prédictions et les vérifier. Et regarde les théories existantes : elles partent de quelques postulats basés expérimentalement, puis se développent de manière rigoureuse et unique et permettent d'expliquer des tonnes de choses. On ne s'amuse pas à faire de la théorie pour le plaisir, c'est aussi pour expliquer des tas de choses y compris souvent des nouvelles choses.
De plus pour chercher des explications, la moindre des choses est de commencer par comprendre ce qu'on sait déjà. Rejeter ça, c'est volontairement vouloir rester dans l'ignorance. C'est pour ça que je donne des liens comme ceux de Zeh par exemple.

On est bien d'accord. Les théoriciens font des postulats cohérents avec les observations, construisent des théories dessus, et ensuite si ces théories fonctionnent pour prévoir par avance le résultat des expériences alors à priori ces postulats sont utiles pour faire des prévisions.
Les nouvelles choses dont tu parles, déduites à partir des formules construites sur un certain nombre de postulats et d'observations, ne sont que les conséquences directes de ce qu'on a mis en entrée. Les maths servent à montrer qu'on parle de la même chose même si ce n'était pas évident à anticiper, pour nos cerveaux, les conséquences de ces postulats présentés sous ces angles.
Ma question initiale était-elle pertinente ? : a-t-on mis suffisamment d'informations en entrée de nos théories pour que les maths puissent répondre à la question de la Flèche du Temps ? Je m'adressais à vous car si on peut pas poser la question ici je me demande où la poser.
Ensuite tu me fais un procès d'intention, passons...

Houuuuuu là tu fais une grosse confusion entre "on a peu d'éléments pour en parler" et "moi Curiosss j'ignore presque tous des éléments dont on dispose pour en parler". Forcément, vu que tu refuses de potasser les connaissances actuelles. C'est ton droit, hein, on est dans un pays libre Mais évite de faire la confusion.

Je crois comprendre dans ta réponse qu'on a assez d'éléments à disposition pour en parler.
Je te serais infiniment reconnaissant de m'en faire une courte description dans ce forum dédié à la Physique.
Ce qui se conçoit bien s'explique bien

[stefjm]

J'avoue que je n'ai pas tout compris, mais effectivement réversibilité et flèche du temps, ça ne va pas ensemble.

Pour aider : https://homepages.laas.fr/fgouaisb/d...mique_2009.pdf

La réversibilité n'est qu'une vue de l'esprit.

Ça dépend de l'échelle.
Dans le micro 10^-19 mètre, tout est réversible.
Dans le méso, 1 m, visiblement pas!
Dans le cosmique 10^26 m : ??

[Sethy]

Ça dépend de l'échelle.
Dans le micro 10^-19 mètre, tout est réversible.
Dans le méso, 1 m, visiblement pas!
Dans le cosmique 10^26 m : ??

Cette segmentation est aussi ... une vue de l'esprit !