Michelson-Morlay ou Michelson-Morley ?

@sebienfait : Morley, anéfé.

J'aime beaucoup ces articles de vulgarisation :-)


Cependant, attention à l'écriture. La grammaire est très approximative, c'est dommage.

Voilà une tentative pour expliquer avec une pomme la « déformation de l’espace-temps » sous l’effet de la gravitation… Je ne pense pas que ce soit une bonne idée d’utiliser une pomme pour expliquer la théorie de la gravitation générale d’Einstein. En effet, cette théorie conduit à considérer une déformation de l’espace-temps qui permet de calculer des correctifs à apporter à la théorie de Newton et les lois de Kepler, et ces correctifs dans la pratique, concrètement, ont une valeur que l’on peut considérer comme nulle (et expérimentalement invérifiable) sous l’influence de la masse d’une pomme. Restons réalistes et à l’échelle du phénomène qui est astronomique. Dans vos graphiques explicatifs, la déformation des lignes « d’espace-temps » (les pseudo « horizontales » qui vont vers le haut sur le troisième graphique) n’ont par ailleurs pas grand-chose à voir avec la courbe de la chute d’une pomme, comme le suggère, à tort, le quatrième graphique. Cette courbe ressemble à celle prévue par Newton et semble être confondue avec les « déformations » d’Einstein. Il est dit en guise d’explication que « la trajectoire de l’objet ne suit plus du tout les lignes de l’espace temps », or c’est l’exact inverse que dit la théorie d’Einstein. C’est en suivant les lignes d’espace temps déformées que l’objet tombe dans le « trou gravitationnel » créé par la déformation. Je préfère la représentation traditionnelle (comme dans la première image) en deux dimensions d’espace et un quadrillage montrant la « topographie » des déformations du « tissus espace-temps » dans un plan autour d’un astre massif (la Terre dans cet exemple). Elle suggère à l’échelle astronomique, beaucoup plus appropriée, une dynamique assez proche de la réalité (on voit bien le « trou gravitationnel », la pente vers l’objet), davantage que votre représentation trop simplifiée et linéaire où il n’y a plus qu’une seule direction d’espace et où la masse déformante à l’origine du phénomène n’est pas représentée. Avec la représentation en plan du « tissus espace-temps » déformé, il suffit de le faire tourner mentalement autour de l’objet massif déformant pour se faire une idée de ce que ça donne en 3 dimensions (la même chose quelque soit la direction si l’objet déformant est une sphère homogène comme le sont la plupart des astres). Pour être plus rigoureux (et plus explicite), il conviendrait de ne représenter que l’hémisphère supérieur de l’objet central déformant, les déformations étant centrées sur l’objet et non sur sa périphérie opposée à l’observateur (comme sur l’image). La masse déformante ne repose pas sur le « tissus espace-temps », comme le suggère l’image, mais elle est incluse dedans et c’est elle qui engendre la déformation représentée.
Par ailleurs, puisqu’il s’agit d’une explication d’initiation pouvant concerner des néophytes, il conviendrait sans doute de rappeler en quoi consiste le résultat de l’expérience de Michelson Morley (mise en évidence de la constance de la vitesse de la lumière, quelle que soit la direction dans laquelle on la mesure). C’est essentiel, ce résultat est à la base de la théorie d’Einstein avec son postulat de l’invariance de ce paramètre dans le référentiel de tout observateur.

@ géo le curieux.
Je vais vous contredire sur un point, qui est de considérer qu'il serait plus réaliste d'évoquer la gravitation aux grandes échelles, par exemple vous dites <<Restons réalistes et à l’échelle du phénomène qui est astronomique>> ou <<Elle suggère à l’échelle astronomique, beaucoup plus appropriée,>>". Compte tenu du fait qu'à notre échelle humaine et terrienne nous constatons à chaque instant les effets de la gravité, rien ne justifie que l'échelle astronomique soit plus ou moins appropriée. Et même plus: la relativité générale est généralement vulgarisée en "oubliant" d'expliquer le poids des objets qui ne sont pas en mouvement (la vulgarisation parle toujours des trajectoires modifiées des mobiles, comme les satellites, et ne parle pas explicitement du poids des objets fixes comme par exemple un pomme qu'on tient à la main). Pour la RG, la gravitation n'est pas une force: donc le poids des objets immobiles par rapport à la Terre n'est pas du à une force. L'explication de l'article nous dit donc que en RG, c'est le temps qui passe qui engendre ce que nous appelons le poids. Pour ma part je n'en sais rien, mais on voit donc qu'il est intéressant de ne pas oublier l'échelle de la vie de tous les jours pour vulgariser la gravitation.

Bonjour,
J'ai depuis quelques temps des questions qui me trottent dans la tête et je profite de ce sujet pour t'en faire part.
Je précise que mes prérequis scientifiques sont du niveau scolaire.
1ere question:
Je crois comprendre que la révolution d'un corps autour d'un autre est dû à la déformation de l'espace-temps autour du corps le plus massif. Je suppose que la déformation de cet espace-temps est uniforme et symétrique autour de ce corps. Si l'on prends l'exemple de la terre, on dit couramment que la terre tombe sur le soleil. Pourquoi donc sa trajectoire est de forme elliptique et non pas circulaire?
Autre question:
Quand on parle de gravité, on parle d'accélération de pesanteur (sur terre on l'appelle g=9.81m/s²)
Or l'accélération est la dérivée de la vitesse par rapport au temps qui elle même est la dérivée de la position.Comment peut-on avoir une accélération, donc un changement de vitesse, donc un changement de position en restant fixe par rapport à la terre?

@Loukatao :

Pourquoi donc sa trajectoire est de forme elliptique et non pas circulaire?

Parce que le cercle n’est qu’un cas particulier de l’ellipse.
Donc en soi, la trajectoire est toujours elliptique.

Il s’agit bien d’un chute dû à l’attraction du Soleil, mais le mouvement de la Terre le dévie. Les forces d’attraction du Soleil et la vitesse du mouvement de la Terre sont telles que les deux sont en équilibres, et la trajectoire est une courbe fermée.
Si la vitesse de la Terre était nulle, elle tomberait sur le Soleil. Si elle était plus basse (qu’actuellement), elle se rapprocherait jusqu’à trouver un autre point d’équilibre.
Si la vitesse de la Terre était plus élevée, alors il y a des risques que la Terre s’éloigne tellement du Soleil au point de ne jamais revenir (cette vitesse limite est la vitesse de libération).

Comment peut-on avoir une accélération, donc un changement de vitesse, donc un changement de position en restant fixe par rapport à la terre?

On reste fixe parce qu’il y a une autre force qui compense notre chute : le sol nous retient de tomber plus bas.
S’il n’y avait pas le sol, alors notre vitesse augmenterait de 9,81 m/s chaque seconde qui passe, d’où le fait d’exprimer l’intensité du champ de pesanteur comme une accélération.

@Le Hollandais Volant :
Je te remercie d'avoir pris le peine de me répondre. Malheureusement celles-ci n'effacent pas mon trouble. J'ai voulu faire concis, j'ai du mal m'exprimer, je vais donc développer.
Pourquoi donc sa trajectoire est de forme elliptique et non pas circulaire?
Est-ce que l'on peut expliquer l'équilibre d'un corps (la terre)tournant autour d'un autre (le soleil) par les deux forces opposées : force centripète (attraction) et force centrifuge due à la rotation?
Concernant l'orbite de la terre (par exemple) qui est elliptique; lorsqu'elle s'éloigne du soleil, les forces gravitationnelles de celui-ci diminuent. En théorie, la terre devrait s'éloigner indéfiniment. Or elle revient quant elle atteint son apogée.
Qu'est-ce qui la fait revenir?

Comment peut-on avoir une accélération, donc un changement de vitesse, donc un changement de position en restant fixe par rapport à la terre?
Ok. ta réponse est une constatation de la réalité, mais ma question est: une accélération impose forcément un changement de vitesse donc un déplacement.
Si l'on prend l'équation d'un mouvement uniformément varié comme la chute d'un corps sur la terre,
(Ici j'ai voulu te mettre les équations, position, vitesse et accélération comme tu dois les connaitre mais je n'arrive pas à le faire),
On voit que s'il n'y a pas de déplacement, il n'y a pas de vitesse donc accélération = zéro.
Or, lorsque je suis assis sur ma chaise, je ne bouge pas et on me dit que je subit une accélération.
C'est là toute mon incompréhension

Concernant l'orbite de la terre (par exemple) qui est elliptique; lorsqu'elle s'éloigne du soleil, les forces gravitationnelles de celui-ci diminuent. En théorie, la terre devrait s'éloigner indéfiniment. Or elle revient quant elle atteint son apogée.

Justement, le cas que tu décris où la Terre doit s’éloigner à l’infini, c’est si sa vitesse était plus grande.

Prenons un ballon qu’on jette en l’air. Il y a deux choses qui entrent en jeu :
– la vitesse du ballon, qui diminue avec la hauteur (donc une décélération progressive)
– l’attraction de la terre, qui diminue avec l’altitude

Il suffit de calculer laquelle de ces deux choses diminue plus rapidement.
Il se trouve que pour une vitesse $V_l$ inférieure à 11,2 km/s (40 320 km/h), le ballon ralenti plus vite que l’accélération de la pesanteur. Le ballon finit donc par retomber sur Terre.

Au delà cette vitesse de 11,2 km/s, le ballon va tellement vite, qu’à chaque instant la décélération du ballon (à cause de l’attraction de la Terre) n’est pas suffisante pour que le ballon s’immobilise et redescend. Le ballon continue donc toujours de monter, jusqu’à l’infini.

On compare donc la décélération du ballon avec l’accélération de la pesanteur. Et en fonction du signe de cette comparaison, soit le ballon part à l’infini, soit le ballon retourne sur Terre.

Cette vitesse limite (11,2 km/s pour la Terre) c’est la vitesse de libération.

Maintenant, appliques ce même principe à une chute elliptique, comme celle de la Terre autour du Soleil.
Pour que la Terre se place sur une orbite autour du Soleil, il faut qu’elle soit suffisamment rapide pour ne pas tomber sur le Soleil. On parle ici également d’une vitesse limite $V_2$ : la vitesse de satellisation minimal, qui est de 7,2 km/s (28 000 km/h).

Autrement dit, si la Terre se déplace moins vite que $V_s$, elle s’écrase sur le Soleil.
Si la Terre se déplace entre $V_s$ et $V_l$, elle reste en orbite.
Si la Terre se déplace plus vite que $V_l$, elle finit par être éjectée de l’attraction du Soleil, vers l’infini de l’espace.

Or, lorsque je suis assis sur ma chaise, je ne bouge pas et on me dit que je subit une accélération.

Tu subis la pesanteur, qui est une force.
Pas l’accélération de la pesanteur, qui est dû à cette force et qui est une accélération.

Bonjour
Merci pour tes explications.
J'ai parfaitement compris ton développement sur la trajectoire de la terre.
Un peu plus léger avec la force de pesanteur que je subis avec un s!!
Merci encore une fois et continue tes articles que je suis régulièrement.

La force d'attraction universelle entre 2 corps massifs de masse m et m2 séparés par une distance D est : F= m x m2 / D²
Un corps de petite taille de masse m sur terre sera attiré par la terre de masse m2. C'est le petit corps qui se déplacera vers la terre et non la terre vers le petit corps.

Tout corps de masse m soumis à une accélération A, subit une force F2 = m x A

Si on remplace F par F2, on obtient : m x A = m x m2 / D² En simplifiant par m,(qui est négligeable par rapport à m2) on obtient:

A = m2/d² A est bien une accélération correspondant à l'attraction universelle. Si d = le rayon de la terre, et m2 sa masse on trouve A = 9,81 m/s²
Cordialement
JPL

C'est le petit corps qui se déplacera vers la terre et non la terre vers le petit corps.

Les deux se déplacent l’un vers l’autre, en fait.
Sauf que le grand corps ayant une inertie plus grande, il résiste mieux à la mise en mouvement que le petit. D’un point de vue du barycentre des deux corps, le petit corps se déplace d’avantage, il est vrai.

A est bien une accélération correspondant à l'attraction universelle.

Non, ça correspond plutôt à l’accélération de la pesanteur

J'essaie toujours d'assimiler, avec difficulté, cette relativité générale. Merci pour l'exemple de la pomme. Donc la RG nous dit que l'espace et le temps sont courbés pour que la pomme aille en "ligne droite" lorsqu'elle tombe (immobile, en fait, si sa vitesse initiale est nulle). Donc, a fortiori, le temps semble considérablement courbé. Or, si je me trouve "à bord" de cette pomme, le temps ne varie pas tant que cela (de l'ordre de 1e-9 s), au regard de cette accélération spectaculaire vue de l'extérieur. Comment expliquer cela, quantitativement (le contraste entre cette courbure qui semble énorme, et le temps à bord qui change si peu) ?

D'autre part, Einstein a fait tout un laïus sur masse pesante et masse inerte, pour dire qu'elles sont égales. Mais nous, en fin de 20è siècle, ça nous semble tout naturel, et ce depuis Newton. On sait que la pesanteur g est homogène à une accélération, et que tous les objets, quelles que soient leurs masses, tombent à la même vitesse (sans tenir compte de la résistance de l'air). Ca, c'est déjà Newton qui l'avait dit. Donc cela embrouille un peu la théorie de la RG, telle qu'on la voit souvent expliquée de nos jours.

Non, ce qu'il faut bien assimiler (voir ma question précédente), c'est qu'une masse comme la Terre déforme l'espace-temps, en faisant accélérer de manière spectaculaire un objet (bien visible à l'oeil nu), alors que dans le référentiel de l'objet, le temps n'est quasiment pas déformé...

@Eric : l’égalité entre masse inerte et grave (issue de la gravitation) semble réelle, mais c’est une coïncidence.
Avec la théorie actuelle, rien ne l’oblige : les deux types de masse peuvent être expliquées de façon indépendantes. Or la nature les a fait égales aussi finalement que l’on arrive à le mesurer, et on ne sait toujours pas vraiment pourquoi.

Newton l’avait dit sans dire pourquoi. Einstein a essayé de l’expliquer sans y parvenir.

la Terre déforme l'espace-temps, en faisant accélérer de manière spectaculaire un objet (bien visible à l'oeil nu), alors que dans le référentiel de l'objet, le temps n'est quasiment pas déformé...

Spectaculaire… ça reste à voir : il faut une masse d’environ $10^{24}$ kg pour faire tomber un clou par terre simplement par gravitation. Alors qu’un simple petit aimant de la taille d’une allumette arrive à contrer la force d’attraction de toute une planète en soulevant le même clou.

La force de gravitation est environ $10^{43}$ fois plus faible que la force d’interaction électromagnétique, sous laquelle tombe la force de l’aimant.

Un grand merci pour ces explications !
Je ne peux m'empêcher de penser que la force d'interaction électromagnétique (champ, force à distance) est un concentré de relativité générale (énorme interaction de minuscules parties d'atomes)...

J'ai cru lire quelque part que la force de Lorentz, effet Hall, etc. pouvait s'expliquer avec la RG (mais que la démonstration était très compliquée, faisant intervenir les tenseurs). Mais désolé, on sort sûrement du sujet...

@Eric : Effectivement, les équations de Maxwell sur l’électromagnétisme respectent la relativité.
Je me souviens avoir fait la démonstration pour montrer que ces équations là entrent dans le cadre de la relativité restreinte : en gros, contrairement aux lois plus anciennes de Newton (qui ne sont que des cas particuliers et simplifiés), les équations de Maxwell sont entièrement relativistes.

Je pourrais peut-être retrouver tout ça si j’ai encore les cours, mais je serais incapable de le redémontrer. Je l’avais fait pour la relativité restreinte, mais je n’ai jamais fait de relativité générale en cours.

Enfin, la force de Lorentz et l’effet Hall doivent être des cas un peu particuliers (et des applications) des lois de Maxwell, donc ça ne m’étonne pas qu’elle satisfassent également à la relativité.

@Loukatao :
« Or, lorsque je suis assis sur ma chaise, je ne bouge pas et on me dit que je subit une accélération. »

Avec du retard mais bon peut être que cela pourra être quand même utile.

Tout va dépendre du référentiel que tu vas choisir. Par exemple, tu te trouves assis dans un train qui a des vitres complètement noires (donc tu ne verras pas ce qui se passe dehors). Maintenant le train commence à bouger, étant donné que tu ne vois rien tu ne te rendras pas compte que tu es en mouvement pourtant pour une personne qui ne trouve pas dans le même référentiel que toi, il te verra bien en accélération en même temps que le train.

« Concernant l'orbite de la terre (par exemple) qui est elliptique; lorsqu'elle s'éloigne du soleil, les forces gravitationnelles de celui-ci diminuent. En théorie, la terre devrait s'éloigner indéfiniment. Or elle revient quant elle atteint son apogée. »

Ce cas-là est un peu plus compliqué, tout d’abord la terre se comporte comme un gyroscope donc soumise à l’effet gyroscopique. La terre tourne sur elle-même suivant un axe de rotation et c’est cet axe qui va donner « la forme » du mouvement (supposé conique) de la terre qui n’est pas vraiment une ellipse mais suit « des vagues » (nutation pour être précis qui est un angle d’Euler lorsque tu fais un changement de référentiel) autour du cercle de precession. En gros, le mouvement de la terre peut être comparé à une toupie en fin de rotation. Tout ça repose sur la conservation du moment cinétique.
Tu trouveras facilement de bonnes animations de ce mouvement sur internet en tapant mouvement de précession de l’axe d’un gyroscope.

En espérant avoir été utile à quelqu’un :)

Bonjour,
J'aimerais avoir quelques explications ainsi que quelques détails sur la gravitation de la micropesanteur dans l'espace sachant que je dois travailler sur cela et donc que mon devoir soit assez complet
Merci à vous

Lorsque je suis assis sur une chaise, je ne tombe pas car la RG prétend que le sol m’accompagne avec une accélération centripète, qui disparaîtrait si le sol se dérobait et me placerait en chute libre. Mais alors, la Terre étant une sphère, cela veut dire que la Terre enfle et que depuis des milliards d’années d’accélération elle aurait largement dépassé la taille de l’univers (ce que nous n’observons pas). Est-ce que cela veut dire que l’échelle de l’univers localement, réduit à cause de la masse de la matière? Réduction d’échelle proposée par l’univers-disque de Poincaré dans lequel un marcheur s’éloignant du centre rapetisse au fur et à mesure qu’il s’eloigne de son centre.

@Papy :

je ne tombe pas car la RG prétend que le sol m’accompagne avec une accélération centripète

L’accélération de la pesanteur est bien là et elle se manifeste sous la forme d’une force (le poids). Sauf que tu subis une autre force, qui est la résistance du sol : la cohésion du sol (du sable, de la terre, des roches) est plus importante que l’effort que tu exerce sur le sol et du coup tu ne t’enfonce pas.

Du coup, la force de résistance du sol et la force poids se compensent : tu restes immobile (à la surface du globe). Sans mouvement, pas d’accélération. Ton accélération est nulle.

qui disparaîtrait si le sol se dérobait et me placerait en chute libre

Au contraire : si le sol disparaît (en admettant que la force gravitationnelle soit toujours là), il n’y a plus de résistance et la seule force en présence est ton poids, qui n’est pas nul. Du coup, tu recommences à accélérer en direction du centre de masse de la Terre.
C’est ce qui se passe si tu sautais d’un muret : tu te déplaces à un endroit sans murer, donc sans sol, et tu tombes vers le bas (jusqu’à heurter le sol…).

@Le Hollandais Volant :

si le sol disparaît [...] il n’y a plus de résistance et la seule force en présence est ton poids, qui n’est pas nul. Du coup, tu recommences à accélérer en direction du centre de masse de la Terre.

Ben non. Si le sol disparait, on se retrouve en chute libre et donc il n'y a plus de poids. Le poids est la résistance que le sol oppose à notre chute causée par la gravitation ; si on enlève le sol il n'y a plus cette résistance, donc plus de poids, donc... ce n'est pas le poids qui la cause de la chute des corps.

@Philippe : le poids est la force qui dépend de l’accélération de la pesanteur et de ta propre masse.
Sol ou pas sol, donc, ta masse reste identique et l’accélération de la pesanteur également : ton poids aussi, par définition.

Si un pèse-personne ne fonctionne pas quand on est en chute libre, c’est parce le pèse personne ne repose sur rien, et est en chute libre tout comme toi. Ce qu’on mesure en montant sur un pèse personne c’est bien ton poids, mais l’appareil ne fonctionne lui-même que parce qu’il subit la réaction du sol (en quelque sorte il effectue la différence entre les deux).

pour expliquer la gravité on nous fait voire une sphère déposé sur un filet !!!! Alors l'espace et plat ?

@Julien Agullo : Non, l’espace n’est pas plat, Mais le filet représente une dimension. En réalité, il faut avoir 3 filets déformés, dans les trois plans. Comme ça : https://orbismediologicus.files.wordpress.com/2009/12/spacetimelu31.jpg

Ensuite, le temps est également affecté par la présence d’une masse.

merci, ha! sa complique encore plus ma compréhension du plant de vu de la lune qui ce déplace sur le bord de la cuvette qui ce fait part la masse de la terre, qui elle est toute les planètes du System solaire son aux bord de celle du Soleil.Le problème c'est le fait que dans l'espace il n'y a ni haut ni bas ni droite ni gauche . comment peut-on être sur des mécanisme qui maintien tout ce System .

@Le Hollandais Volant :

@Julien Agullo : Quand un corps comme la Lune se déplace sans aucune influence extérieure, il va en ligne droite. Si maintenant on ajoute une force, constante et appliqué sur ce corps, en l’occurence la force de gravité de la Terre, alors le corps va continuer son mouvement, mais va du même temps être dévié vers la Terre.

Le mouvement initiale de la Lune et de la force d’attraction de la Terre s’équilibrent et résultent (pour la Lune) en une trajectoire stable autour de la Terre. On dit que la Lune devient le satellite de la Terre (et le reste)

Il n’y a pas de haut, ni de bas. Concernant la Lune, c’est simplement que la Lune est venu rejoindre la Terre sur un plan donné et il est resté sur ce plan depuis lors. C’est ça qui lui donne son orbite actuelle.
(en réalité, on pense plutôt que la Terre a été impacté par un astre assez gros, de la taille de Mars, et que les débris résultants de cette collision ont formé la Lune. Ces débris se sont à peu près allignés avec le plan de rotation de la Terre.)

comment peut-on être sur des mécanisme qui maintien tout ce System

En fait, on a un système qui existe avant d’en connaître le mécanisme.
La science, c’est juste le fait de rechercher ce mécanisme (et de lui donner un sens mathématique).

La nature est comme elle est. C’est à nos équations d’expliquer correctement ce qu’on observe. Si nos observations sont bonnes et précises, alors les équations (ie: les mécanismes) le seront aussi.

Notre compréhension du monde provient de notre capacité à observer.

Par exemple, il y a très longtemps, on a découvert la Mer Morte. Elle était très salée, et aucun poisson n’y vivait. C’est pour ça qu’on l’a nommé le mer « Morte ».
Avec le matériel actuel, comme les microscopes, on a appris que la mer Morte n’est pas morte : des micro-organismes y vivent. Elle n’est donc pas véritablement morte.

C’est l’invention du microscope qui a permis de voir que la Mer Morte n’est pas morte. Si nous avions eu le microscope il y a 5 000 ans, peut-être qu’on ne l’aurait pas appelé la Mer Morte. C’est donc la façon dont on regarde le monde qui définit notre façon de l’expliquer.

Bonjour,la nature peut elle modifier les études théoriques des physiciens si, un astéroïde passe à quelques centaines de milliers de kilomètres de la terre avec une masse très importante de matériaux inconnus (acier) à la vitesse de 6000 km seconde (nos fusée 10km seconde) avec son propre pouvoir d'attraction en s'approchant de la terre et puis en s'éloignant,cet astéroïde pourrait-elle modifier l'orbite de la terre via le soleil et quel conséquence sur le climat

@Samson : bonsoir,
6000 km/s, c'est très rapide, mais selon la masse de l'astéroïde, oui, la trajectoire de la Terre pourra être modifiée.

Par contre, tout ceci sera parfaitement prévisible : les études théoriques ne seront pas modifiées.

Bonjour,

J'ai entendu dire que ce qui retenait les objets et la vie sur Terre, était à cause du principe d'équivalence et non de la gravité. Le sol accélérerait consentement vers le haut du à des forces électromagnétique et que si je lâche une pomme, c'est le sol qui monte vers elle et non la pomme qui descend vers le sol...

Et c'est aussi pour ça que lors que l'on tombe, on ne ressent pas la gravité et on se sent léger comme en 0G.

Que pensez vous de cette théorie ?

@Sic : Bonjour,

Les forces électromagnétiques n’ont rien avoir avec tout ça. Aussi, le principe d’équivalence (le principe d’équivalence fort, car y en a plusieurs) peut-être utilisé ici, mais c’est plutôt dans le cadre des vols en 0G. Il y a une équivalence entre la force de gravité (l’accélération de la pesanteur) et une accélération subie lors d’une trajectoire, l’occurence circulaire : à chaque instant, les accélérations se compensent et c’est comme si on « flotte ».

Concernant la chute des objets et la gravité qui nous maintient sur le sol, je te conseille plutôt de voir de la nature relativiste de la gravité : https://www.youtube.com/watch?v=ScdLqAA_64E

@Le Hollandais Volant : Merci pour ta réponse et pour le lien

Si je comprend bien du coup, le sol n'accélère pas vers le haut mais plutôt "comme si" il accélérait vers le haut.

Cette idée venait d'une explication de Brian Greene qui explique que du point de vu de Einstein, si on saute par la fenêtre, c'est le sol qui monte vers nous et pas l'inverse. Mais j'avais pas pensé au fait que c'était juste une comparaison et non un fait réel !

https://youtu.be/HneFM-BvZj4?t=609 la vidéo en question ( vers 10:12 )

@Sic : Ah, c’est une questions de référentiel : dans notre référentiel, c’est le bien le sol qui s’approche de nous.

C’est comme un train : quand on est dans le train, on a l’impression que c’est la gare qui bouge. Quand on est sur le quai de la gare, c’est le train qui bouge. Les deux points de vus sont vrais, réels et exacts : c’est juste une question de référentiel.

Si l’on se trouve dans le vide de l’espace loin de tout, et que tu « flottes » vers quelqu’un d’autre, tu n’as aucune façon de savoir si c’est toi t’approche de l’autre, au l’autre de toi. Les deux situations seront justes, tout est une question de point de vu.

Dans le cas d’une chute sur le sol, la Terre attire son corps, mais ton corps attire également la Terre. Sauf que comme la Terre est bien plus massive que ton corps, tu tombes plus vers la Terre que la Terre tombe vers toi. C’est pour ça qu’on dira plutôt que tu tombes et pas la Terre. Sur Terre, le référentiel est implicitement celui de la Terre.

Ça rejoint ce que je dis ici : https://couleur-science.eu/?d=3de895--non-la-representation-de-notre-systeme-solaire-nest-pas-fausse
Tout est une question de référentiel. C’est ça qu’Einstein a établi, et étendu. Car en relativité, non seulement les mouvements dépendent du référentiel choisis, mais également la structure de l’espace et l’écoulement du temps : selon le référentiel, le temps ne s’écoule pas de la même façon.

lorsque un astéroïde d'une masse très importante composé de fer avec un pouvoir magnétique équivalent, ce déplace à une vitesse de 6000 km/seconde , il lui faudrait d'une part une seconde pour atteindre le centre de la terre en sachant qu'une fusée atteint péniblement 10 km/sec et d'autre part le pouvoir d'attraction de cette masse qui attire vers elle la terre en arrivant ainsi que sa lune et en sortant l'attire vers elle ce qui a pour conséquence une déviation orbital , un dessin pourrait être fait ce qui démontre que ce phénomène est vivant par contre le phénomène que vous décrivez (relativité générale) est inerte et confirmée , maintenant dire que c'est l'un ou l'autre qui se déplace n'a pas d'influence sur l'inertie
Bien à vous,

Ok je comprend mieux... Donc ce qu'il faut retenir c'est qu'en relativité il n'y a jamais de référentiel absolu et absolument tout dépend donc du référentiel choisi.

Merci pour vos réponses

@Sic : Oui ! Rien d’absolu, tout est relatif : l’expression « tout est relatif » vient de là ;)

Pas choisi, quand un corps est en mouvement il perturbe cette relativité exemple :

vous prenez une balance vous mettez un poids de 5 kg de chaque côté il n'y a pas de mouvement cela s'équilibre , l'attraction est nul vous apportez un mouvement cad vous placer 200g d'un côté que ce passe t'il
un déséquilibre , pour cela il ne faut pas nécessairement un poids égal pour modifié cette relativité général
et elle devient si l'on veux, relativité vivante et dans l'espace cela est beaucoup plus contraignant car les
corps n'ont aucune lois.
Bien à vous

Pas mal vos explications !!

La première image expliquant la force de gravitation (qu'on voit de partout sur le Net) donne tout simplement l'impression d'expliquer la force d'attraction d'une masse par une autre, par une autre force vers le bas et en dehors de l'espace temps ..Le serpent qui se mort la queue !!
Quand j'avais vu ça je m'étais dit : Mais il explique que dalle ce brave Einstein !! MDR..
Avec vos explication c'est plus cohérent !!!
MERCI!!!!

Je ne suis pas un spécialiste de la question, mais le sujet m'intéresse beaucoup. Cependant toutes les explications ne me satisfont pas. Par exemple: la gravitation n'est pas une force qui rapproche les objets massifs, mais ce sont les objet massifs qui déforment l'espace temps et courbent ainsi leurs trajectoires. Pour moi le vide ne peut être déformé car ce n'est pas un objet. Si "l'espace temps" est déformable, c'est qu'il est lui même un objet. Nous ne sommes pas obligé de l'appeler "l’Éther", mais nous sommes obligé de reconnaître la présence dans tout l'univers de quelque chose de "déformable" par les objets massifs! L'explication de ce phénomène par un drap tendu, déformé par des boules que l'on pose dessus, me parle beaucoup. Mais il y a bien un drap, donc un objet. L'espace temps serait-il un "objet déformable"? Porterait-il, en vibrant, les ondes gravitationnelles? Mais alors nous retournons au dix-neuvième siècle...

@Bisu : En effet, le vide ne contient pas d’atomes, mais il n’est complètement « vide » pour autant.
En fait, le vide (celui de l’espace) comprend les champs quantiques : champ électrique, champ gravitationnel, champ magnétique, champ de Higgs, etc.
C’est sur ces champs que se propagent les ondes électromagnétiques et les ondes gravitationnelles.

J’ai fait un article sur le vide, justement, où je prends un carré de vide et où je retire un à un les « objets » qui y subsistent : https://couleur-science.eu/?d=eb5c90--quelques-mots-a-propos-de-rien

Je suis un nul. J'ai quelques notions du calcul de trajectoires et de physique. J'essaie de comprendre les histoires de déformation de l'espace-temps mais ne comprends toujours pas pourquoi un objet, disons une pomme, tombe en direction du centre de la terre quelque soit la position de la terre par rapport à elle même, au soleil et à sa vitesse de déplacement. J'avais bien compris Newton jusqu'à ce qu'on me dise que les forces n'existent pas! Y a-t-il une explication simple, une expérience de pensée peut-être? Où sont passées les "forces" de Newton dans la représentation géométrique de la déformation de l'espace-temps? Pourquoi la pomme tombe-t-elle en ligne droite directement vers le centre de la terre?

@Hugo : prends une toile, que tu tends aux extrémités, un peu comme une tente.
Maintenant, poses une boule de pétanque (ou un autre objet lourd) au centre de la toile. La boule va déformer la toile et y former un creux.

Enfin, poses une petite bille sur la toile. Si la bille est posée assez près du creux de la boule de pétanque, la bille va tomber dedans, sur la boule de pétanque.

Dans l’univers, c’est pareil : le drap représente l’espace-temps, mais dans les 3 dimensions (+ le temps).
Si tu places un objet très massif, comme une étoile ou une planète, dans l’espace-temps, alors ce dernier va se déformer, comme « aspiré » par l’objet massif. Si tu te trouves dans cette aspiration, alors tu tomberas naturellement en direction de l’étoile ou de la planète.

C’est pour ça que tous les corps s’attirent : l’espace-temps est déformé, comme « incliné » à cause des objets massifs. Les autres objets glissent donc peu à peu vers les objets les plus massifs, comme s’ils étaient attirés.

@Le hollandais
"Dans le cas d’une chute sur le sol, la Terre attire son corps, mais ton corps attire également la Terre. Sauf que comme la Terre est bien plus massive que ton corps, tu tombes plus vers la Terre que la Terre tombe vers toi. "
Dans la relativité générale l'expression " la terre attire son corps" perd tout sens, la théorie élimine toute notion de force, la chute libre des corps trouve explication dans l’accélération du sol vers ces corps
en d'autres termes dans un référentiel extérieur( à la terre et aux corps) c'est le sol terrien qui vient a la rencontre des corps en accélérant (ça explique pourquoi tous les corps "tombent" à la même vitesse
voir ces videos
https://www.youtube.com/watch?v=KOOAAo1v9fE
https://www.youtube.com/watch?v=NGytp55uALo

Alors la question à 3 000 000 $ :

Si en fait je ne suis pas en train de tomber, je suis des géodésiques que la masse de la terre fait courber vers son centre, si en fait ce que je ressens c'est la force électromagnétique des atomes du sol qui me repousse et non pas la gravité, ça veux dire que je suis constamment en train d'essayer d'avancer sur ma ligne droite (qui n'est pas droite, mais qu'il l'ai en fait mais dans un espace non euclidien) et qu'une force de même intensité m’empêche de traverser le sol, alors cela veux dire qu'on a ce que j'appellerai une "vitesse d'inertie" intrinsèque : même quand notre vitesse semble nul sur terre, on est quand même en mouvement, mais il est parfaitement compenser par le sol, du coup on a l'illusion d’être à l’arrêt (d'où le délire sur le sol accélère vers le haut qui n'est pas du tout une bonne façon de le dire).
Mais pour le coup, ça n'a plus rien avoir avec la gravité : d'où vient cette vitesse d'inertie? pourquoi on bouge? mieux encore pourquoi l'ensemble des particules qui me composent semblent "polariser" à suivre la même géodésique?

Par exemple, si je vais en fusé quelque part dans l'espace proche d'un corps massif, je fais en sorte de me stabiliser pour devenir parfaitement immobile par rapport à l'astre en question. Pourquoi tout à coup je vais me mettre à être "attiré" par lui? La gravité courbe une géodésique ok, mais comment pourrait t-elle me donner une vitesse d'inertie? D'où vient la mise en mouvement du corps à l'origine?

Je suis pas sur d’être clair, mais si quelqu'un m'a suivit, je veux bien votre version de l'histoire...

PS : ok j'ai menti y a plus d'une question... :p

@matrix : La mise à une certaine vitesse implique une accélération. Ce que tu décris peut être résumée par l’accélération de la pesanteur, tout simplement.

Ce qu’on ressent comme une attirance par la Terre, c’est cette accélération de la pesanteur : on est sans cesse tiré vers le bas. Le sol s’oppose à ça et nous maintient à une altitude constante.

Newton a montré que une accélération exercée sur une masse, c’est équivalent à une force. C’est pour ça que parler de « forcer poids » et « accélération de pesanteur » sont la même chose. Et c’est aussi pour ça que lorsqu’on est immobile sur la surface de la Terre, la force de réaction du sol peut s’opposer à une accélération [de pesanteur].

Un truc que je viens de comprendre, long à assimiler (pour moi), c'est le principe d'équivalence entre gravité et accélération, et le fait que les lois de la nature doivent être les mêmes, référentiel accéléré ou non, par exemple, sur la surface de la Terre, ou une fusée en accélération 1g. La nature se contrefiche des systèmes de coordonnées que l'homme a introduits. L'espace-temps est donc courbé par la masse-énergie. Par exemple, un homme dans une capsule librement aspirée par la proximité d'un trou noir ne ressentira rien de spécial (il ne sera pas comprimé) - mais le temps passera plus vite là d'où il vient (comme quoi la gravité nous fait vieillir moins vite). C'est seulement si une poussée colossale de sa fusée -impossible à réaliser vue l'énergie demandée- tentant de résister à cette attirance qu'il sera écrasé (10g, 100g, 1000g...), pas par le trou noir lui-même (sauf en arrivant à son rayon de quelques cm, qu'il atteindra peut-être avec un temps propre infini).

@Eric : C’est ça !
C’est beau tout de même : la nature arrive à faire tellement de choses avec seulement si peu de principes et de règles de base. C’est comme l’unité lumière-électricité-magnétisme : tout ça c’est la même chose.

Et encore, actuellement, sur les 4 forces de la nature, il a été montré que les forces fortes, faibles, et électromagnétiques agissent selon le même principe de base. Il n’a pas encore été possible d’unifier la force de gravitation dans tout ça, mais le travail sur le sujet est en cours et j’imagine qu’on arrivera un jour à le montrer. Toutes les forces connues seront alors modélisées par une seule équation, et ça promet d’être beau.

Les graphiques ne sont effectivement pas bon du tout.
La pomme en tombant ne se déplace pas, elle ne fait que rester à sa place sur un espace qui se déplace dans le temps.
La première représentation est bien plus approprié, mais ce qui le serait encore mieux, c’est une animation montrant l’espace « couler » vers le centre de gravité. La pomme ne fait en quelque sorte que suivre le courant de l’écoulement de l’espace dans le temps.
La pomme ne bouge pas car soumis à aucune force, elle n’a aucune raison de se déplacer dans l’espace, un peu comme une personne emporté par le courant d’une rivière.
Lorsque la pomme touche le sol, elle subit alors la pesanteur car l’espace coule toujours, tout comme la personne emporté par le courant dans une rivière ressentirais la force du courant si elle se retrouvais bloqué contre un rocher.
La gravité est la force de notre résistance à l’accélération, que l’on ressent soit du fait que l’on est bloqué et ne pouvant pas accéléré, soit que nous soyons en cour d’accélération, freiné par l’inertie de notre masse.
La pomme n’étant pas en mouvement dans l’espace, et la terre étant bloqué, il est plus juste de dire que c’est plutôt la terre qui se déplace vers la pomme en accélération permanente.
On pourrait également considérer que se déplacer dans l’espace ou que l’espace se déplace autour de nous lorsque nous sommes sous gravité, est finalement équivalent, ce qui pourrait permettre de saisir pourquoi le temps se ralenti dans ces deux cas par rapport à un autre référentiel inertiel.

Expérience : Je suis dans ma voiture et j’appuie sur le champignon : je suis collé vers l’arrière du siège du fait de l’accélération horizontale
L’observateur , sur le bord de la route , constate l’accélération de ma voiture, mais il ne ressent aucune accélération, normal non ?.

Maintenant, je suis dans mon lit et je suis collé à lui du fait de la pesanteur que je ressens.
Dans le ciel , une pomme en chute libre se dirige vers moi en accélérant , pourtant elle ne ressent aucune poussée...

Question : est ce la pomme qui accélère vers moi sans ressentir la moindre accélération ou est ce moi(accroché à la terre) qui accélère vers la pomme ? N’y a t’il pas un paradoxe ?

@Agenda :

L’observateur , sur le bord de la route , constate l’accélération de ma voiture, mais il ne ressent aucune accélération, normal non ?.

Lui même n'en ressent pas, non.

Il est difficile de ressentir une accélération sans référentiel. Dans une voiture, on ressent l'accélération car on est collé dans le siège. Si l'on est en chute libre sur un siège, on ne ressent rien car le siège accélère autant que nous.

de la pesanteur que je ressens

Ressens, je ne sais pas : si tu es sur ton lit, immobile, les forces qui s’exercent sur toi sont à l’équilibre, donc tu de devrais rien ressentir de particulier.

pourtant elle ne ressent aucune poussée...

Si l'on fait abstraction des frottements de l’air, je ne vois pas ce qu’on pourrait ressentir, en effet.
Tout ton corps subit une accélération uniforme et tu n'as rien pour comparer : pas de sol qui te pousse, ou de siège dans lequel tu t’enfonces.

Tu peux à la limite ressentir une force d’inertie, qui correspond à la pseudo-force qui t’empêche d’accélérer à une vitesse infinie. Cette force dépend de ta masse, et c’est pour ça qu’un photon passe instantanément à la vitesse de la lumière : elle n’a pas de masse, donc aucune inertie.

Reste que tu accélères bien : ta vitesse par rapport au référentiel terrestre augmente bien de 1 g

Ne rien ressentir ne signifie pas que rien ne se passe.

Question : est ce la pomme qui accélère vers moi sans ressentir la moindre accélération ou est ce moi(accroché à la terre) qui accélère vers la pomme ? N’y a t’il pas un paradoxe ?

Tout dépend du référentiel : dans le référentiel terrestre, c’est la pomme qui tombe vers toi.

Dans le référentiel de la pomme, c’est toi (et ton lit, et la Terre) qui tombe vers elle.

C’est juste une question de point de vue, je ne vois pas le paradoxe.

Dans les faits, à la fois la pomme et la Terre se dirigent vers le barycentre de la pomme et de la Terre (situé bien plus proche de la Terre que de la pomme, en raison de sa forte masse).

Bonsoir,
Je me pose une question.
Imaginons que je perce la terre comme je perce une pomme pour en enlever les pépins. Que ce passe-t-il si je saute dans le trou? Et que ce passe-t-il si je descends avec une corde pour éviter d'être en accélération lorsque j'arrive au centre? Comment l'espace-temps est-il déformé au centre de la terre?
J'ai l'impression de comprendre la RG à grande échelle mais, sur terre, j'ai du mal à visualiser la déformation de l'espace-temps.
Merci d'avance pour vos éclaircissements.

@Tix :

Le centre de masse d’une boule vide, comme d’une Terre avec un cylindre dedans, est toujours au centre géométrique de la boule. Donc c’est vers là que tu seras accélérée.

Ce qui va se passer, c’est la même chose qui se passe avec un pendule : tu vas transformer de l’énergie potentielle en énergie cinétique et inversement, plusieurs fois de suite.

Si tu sautes dans le trou, tu vas être accéléré jusqu’au centre de la Terre. Là, tu auras de l’énergie cinétique mais la pesanteur sera nulle. Du coup, tu vas dépasser le centre de la Terre et aller jusqu’à l’autre bout, jusqu’à être ralenti. Ensuite tu vas ré-accélérer jusqu’au centre de la Terre, et ainsi de suite.

Quand toute l’énergie sera dissipée en chaleur, tu vas te retrouver en apesanteur au centre de la terre.

Maintenant que tu es au centre de la Terre, tu ne ressentiras pas grand chose de spécial. La Terre n’est pas assez massive pour te donner l’impression de quoi que ce soit en rapport avec la RG.

Idem pour le Soleil.

Il faut vraiment une étoile à neutrons ou un trou noir pour commencer à voir des effets relativistes. Mais là-encore : dans ton référentiel, à part le fait de subir une pression, un écrasement mécanique, ou un écartèlement fatal à cause de la pesanteur, le temps s’écoulera normalement pour toi. Différemment de ce qui se passe en dehors, mais tu ne ressentira pas un écoulement du temps différent. C’est ça la relativité : tu ressens toujours la même chose, même si pour les autres, relativement à eux, tu subis des choses différentes.

Maintenant si tu es dans un trou noir, les forces de marrée sont extrêmes : ça signifie que la pesanteur au niveau de tes pieds vont être beaucoup plus fortes que celles au niveau de ta tête. C’est pour ça que tu seras « spaghettifié », c’est à dire écartelé longitudinalement et au niveau moléculaire. À la limite, si tu survivais à ça, tu verrais tes pieds très très loin devant toi et vieillir plus vite que ton ventre : ton ventre sera au centre du trou noir, et tes membres en seront éloignés, d’où une différence dans les longueurs et le vieillissement. Mais c’est tout. A priori, ça ne sera pas comme dans Interstellar (capacité de voyager dans la 5e dimension, etc), mais au fond, on ne sait pas trop car notre physique (même la RG et la quantique) ne fonctionnent pas pour l’intérieur d’un trou noir.

Merci pour votre réponse !
Je pense avoir à peu près saisis le concept de la RG elle explique bien le comportement de la gravité. Par contre où dois-je chercher pour répondre à la question "d'où vient la gravité ?". Ya t-il des débuts de réponses concernant l'attirance constatée des masses entre-elles ?

@Tix : Tu peux chercher partout et nulle part, car même si la gravité est la première des forces décrites (par Newton) et celle dont on observe le plus les effets dans la vie courante, c’est aussi celle que l’on comprend le moins au niveau fondamental !

L’origine de la gravité est, à ce jour, encore inconnu.
Il y a des modèles :
— la RG décrit la gravité comme l’attraction subie par une masse dans le « sillon » laissé par une autre masse dans l’espace temps qu’il déforme.
— certaines théories quantiques décrivent la gravité comme l’interaction entre particules massiques grâce à un boson (le boson de Higgs) à travers un champ de Higgs.

Le principal problème, c’est d’arriver à prouver ces théories. C’est là l’objet un des plus grands enjeux de la recherche en physique fondamentale aujourd’hui.

Le boson de Higgs a été observé il y a quelques années, au CERN. C’est un début, mais il faut réussir à préciser cette découverte, mettre en évidence le champ de Higgs, etc.

Actuellement, on en est là.

Merci ces théories sont très intéressantes. Mais pour moi la question reste. Pourquoi l’énergie ou la masse déforme t elle l espace temps. On dirait une vraiment bonne astuce mathématique pour contourner un problème. Peut être masse noire et l énergie sombre répondront à cette question. Puisque je connais plus l’électricité je serais porté à penser qu’elle pourrait résoudre aussi en partie la question si on la comprendrais mieux. Peut être l affirmation de Maxwell sur une propriété qui se dévoile selon certaines conditions nous présente les phénomènes électriques sans qu on en comprenne vraiment toute la subtilité. Bien sur mes connaissances et ma mémoire sont limites mais ses problèmes m interpellent.

@Ouelle8 :
Si par « pourquoi » tu veux dire « dans quel but ? », c’est comme tout le reste : il n’y a pas forcément de but à l’univers. Si tu veux dire « comment ? », faut savoir que la gravité n’est pas encore tout à fait comprise, donc ça n’a pas de réponse définitive.

Quant à l’idée d’une astuce mathématique, c’est exactement ça, mais c’est ça pour absolument tout.

L’être humain fait face à des phénomènes naturels : des choses qui se produisent, sont répétables et existent dans la nature.
Ce que le scientifique cherche à faire, c’est mettre des équations sur les phénomènes observés.

Une équation permet de prédire ce que l’on voit : on entre les paramètres dedans, puis le résultat dit ce qui va se passer.
Ce n’est pas l’inverse : ce n’est pas parce qu’une équation est écrite que la nature change son comportement pour suivre cette équation.

Donc en vrai, toutes les équations mathématiques sont des astuces mathématiques pour décrire les phénomènes de la nature.

De la loi d’Ohm à la gravitation universelle, en passant par la cinétique chimique et la dynamique des fluide : les équations sont faites et ajustées pour rendre compte de ce qu’on observe dans la nature.
Si la nature produit des phénomènes bizarres, les équations seront bizarres également.

Après, une fois qu’on a une équation (même bizarre), on va chercher à expliquer ça de façon logique et avec des mots : essayer de comprendre ce qui se passe. Essayer de voir qui de la masse, l’énergie, l’espace, le temps, les électrons… agit sur qui, comment, quand…

Certains phénomènes sont si complexes (relativité ou quantique par exemple) qu’expliquer ça avec des mots devient difficile. Pas impossible, mais difficile.

"La lumière, elle, n’a pas de masse : elle ne fait que se déplacer en ligne droite, dans le sens où elle suit uniquement les lignes de l’espace temps. Si la lumière s’approche d’un trou noir, elle suit les lignes de l’espace temps et est donc elle aussi aspirée dans le trou noir, sans jamais en ressortir."

Cette phrase signifie t'elle qu'entendre : "la masse d'un trou noir est telle que même les photons ne peuvent s'en échapper" est fausse ?
Ce serait plutôt l'espace temps lui-même qui ne peut s'en échapper, et les photons faisant suivant l'espace-temps, de facto sont "prisonniers".

@Origin : c’est à peu près ça : les photons parcourent une certaine portion d’espace (une distance) durant une certaine portion du temps (une durée).

Si l’espace lui-même est tirée dans le trou noir, la lumière ne peut plus s’en échapper. Mais elle continue d’avancer.

Un peu comme une fourmi sur un élastique que l’on étire : si on étire l’élastique plus vite que n’avance la fourmi, elle finit par ne plus avancer dans l’espace.