Recherche d'un référentiel inertiel
Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Un référentiel est un système permettant de repérer les événements. Le choix du référentiel détermine la forme des lois utilisées pour décrire les événements. Parmi tous les référentiels utilisés en mécanique, certains permettent d'avoir des lois, des équations plus simples, ce sont les référentiels inertiels, appelés aussiréférentiels galiléens.
Comment faire pour qu'un point matériel y soit isolé, compte tenu de la gravitation ? Comment vérifier que son mouvement est vraiment rectiligne uniforme, sans appareillage qui ne trouble l'isolement ? Autant de questions, qui en pratique relève d'une décision: on décide à tel ou tel degré d'approximation de considérer tel référentiel comme inertiel.
Exemple de référentiels [modifier]
Le premier référentiel possible est celui du laboratoire, donc en principe lié au solide Terre. L'expérience du pendule de Foucault a montré que la Terre n'était pas un référentiel inertiel, il est lui-même en rotation par rapport à un référentiel inertiel. Considérer le référentiel du laboratoire comme inertiel, cela veut dire que l'on néglige les effets des forces d'inertie induites par la rotation de la terre (force de Coriolis,force centrifuge). C'est impossible en météorologie, en dynamique des océans ou pour lancer des fusées, mais pour les sciences industrielles, cela suffit bien ; la précision des résultats étant généralement suffisante car l'espace concerné par le référentiel local est assez petit, que les forces (accélérations) développées par les mécanismes et la gravité sont grandes par rapport à celles qui sont dues à la rotation de la Terre.
Le deuxième possible est le référentiel géocentrique, d'origine le centre de masse Tde la Terre et d'axes dirigés vers la sphère des fixes (qu'on va expliquer ci après). Dans ce cas, on néglige la rotation de la Terre autour du Soleil par rapport à un référentiel inertiel idéal.
Le troisième possible est le référentiel héliocentrique, d'origine le centre de massedu Soleil et d'axes dirigés vers la sphère des fixes, ou encore plus précisément, le référentiel de Copernic ayant pour origine le barycentre du système solaire et des axes dirigés vers la sphère des fixes. Dans ce cas, on néglige le mouvement du Soleil dans la Voie lactée par rapport à un référentiel inertiel idéal. Son accélération, a, est de l'ordre de 10-12 m·s-2. On pourrait bien sûr prendre le centre de masse galactique comme origine, mais à quoi servirait un référentiel dont on ne saurait pas trouver l'origine expérimentalement ? On se contente donc du Référentiel de Copernic pour tous les besoins spatiaux actuels.
Sphère des fixes [modifier]
La question de sphère des fixes est à résoudre, car les étoiles sont toutes mobiles, par exemple le Soleil file à 70 km/s par rapport au référentiel du rayonnement cosmique fossile. Et plus elles sont loin et plus elles vont vite (récession des galaxies). Mais ce qui est pris en compte dans la pratique est leur angle vu de la Terre (voir l'article sur la parallaxe).
On rattache au mieux (on dit qu'on opère une réduction des observations) les étoiles les plus facilement observées au Soleil. Cela commença par le catalogue de 14 étoiles de Bessel. Puis 36. Puis en 1963, le Fundamental Katalog 4 (FK4) comprenait 1 535 étoiles, et en 1966 le FK5 donnait une meilleure définition de 50 mas (0,001 seconde d'arc). La mission Hipparcos fut réussie gràce à un exploit de J. Kovalewski : 120 000 étoiles à 1 mas, et surtout la comparaison des positions des radiosources mesurées enVLBI (very long base interferometry) et visibles par Hipparcos permit de rattacher le catalogue Hipparcos au référentiel des quasars supposés eux être suffisamment loin pour être vus sous un angle constant. On obtient la matrice de rotation et sa dérivée annuelle, à quelques mas près.
Ceci peut être considéré comme un acte de foi : croire que ce système ne tourne pas (par rapport à quoi ?). Mais aussi un point de vue logique : tant qu'aucun effet (accélération), conséquence d'une rotation, ne peut y être mesuré, un référentiel peut être considéré comme inertiel.
A cette question de l'espace galiléen, fait pendant la question du temps absolu.
La recherche d'un référentiel « de plus en plus galiléen », c'est-à-dire dans lequel les effets écarts aux lois de Newton sont de plus en plus faibles, perd son sens lorsqu'il faut prendre en compte les effets relativistes : l'évolution de la théorie de la relativitéa montré que les lois de Newton n'étaient que des approximations.
La recherche d'un référentiel « de plus en plus galiléen », c'est-à-dire dans lequel les effets écarts aux lois de Newton sont de plus en plus faibles, perd son sens lorsqu'il faut prendre en compte les effets relativistes : l'évolution de la théorie de la relativitéa montré que les lois de Newton n'étaient que des approximations.
La question de sphère des fixes est à résoudre, car les étoiles sont toutes mobiles, par exemple le Soleil file à 70 km/s par rapport au référentiel du rayonnement cosmique fossile.
4 commentaires:
"En mouvement rectiligne uniforme (ou immobile)" est equivalent à "ne subissant aucune acceleration", on peut donc dire qu'un objet ne subissant aucune acceleration est en mouvement rectiligne uniforme sans avoir besoin d'un referentiel.
D'autre part je ne comprend pas la necessite de connaitre la vitesse d'un referentiel inertiel "par rapport au vide"?
Je ne demende qu'à être détrompé.
Puisque vos propos évoluent, je publie.
Vous avez remarqué que je ne valide pas à chaque fois.
Sous votre anonymat, vous êtes passé de l'insulte non argumentée à l'insulte avec une apparence d'argument(commentaires que je stocke pour l'épistémologie sans les publier sur ce blog qui est un espace de travail et d'étude mais que je publierai - plus tard - dans un "enfer public" sur une seule page).
Vous arrivez maintenant à des questions contenant de la rationalité.
Je répondrai à celle sur Mercure - malgré la mauvaise foi dont vous faites preuve - si vous continuez à rédiger des questionnements rationnels comme celui d'aujourd'hui.
Réponse :
J'avais déjà démasqué les incohérences des relativistes sur cette question :
La vitesse est rectiligne par rapport au vide. Le fait de savoir si la trajectoire est incurvée ou rectiligne ne peut se définir que par le fait que le corps occupe successivement des lieux objectifs (des lieux absolus de Newton) qui sont strictement alignés dans le vide.
Un corps - un véhicule - parcourant une route rectiligne munie de bornes kilométriques n'aura pas un trajet rectiligne qui croira avoir une vitesse uniforme parce qu'il voisine successivement chacune des bornes kilométriques dans un délai constant n'est qu'un idiot partisan de Descartes.
Il aaura parcouru des ENDROITS alignés, pas des LIEUX alignés !
Car la route doit AUSSI avoir une trajectoire rectiligne et uniforme (et, de surcroît, sans rotation sur elle-même) pour que la translation du véhicule par rapport au vide soit rectiligne.
Quant à votre dernière question, la réponse se trouve dans le fait que les matérialistes que nous sommes ne croient pas à la stupide anisotropie de l'espace.
Complément : je donne au-dessus le lien vers le youtube "Croyance en l'isotropie"
Un repère en translation dans le vide (avec un vecteur translation colinéaire, en direction, de l'axe des x) verra la lumière avoir une vitesse relative à cet axe des x inférieure à c = 299 792 458 m/s
En effet, un corps en translation positive sur cet axe va dans la même direction que le photon qui aura été émis depuis l'origine.
Si ce véhicule (qui a une vitesse S par rapport au vide) émet une IMAGE depuis le lieu où il se trouve (x= c t1), cette IMAGE (groupe de photons) atteindra l'observateur qui sera "resté" apparemment immobile au lieu d'origine des axes après un délai t2 qui dépendra de la vitesse de la lumière dans le vide, mais aussi qui dépendra de la vitesse objective de ce lieu d'origine.
Mais ce lieu d'origine (qui a une vitesse objective L) se trouvera à une distance L t1 au moment de l'émission du signal.
Et, pendant le déplacement de l'image, pendant un délai t2, l'origine aura en plus parcouru une distance L t2.
L'origine du repère avance en direction du signal IMAGE. Et celui-ci n'aura parcouru qu'une distance c t2.
Vérifiez que
S t1 = L t1 + L t2 + c t2
et vous comprendrez que L la vitesse du remère en déplacement doit être prise en compte.
Pour connaître l'inertie, pour connaître l'énergie cinétique par rapport au vide cela implique de nous rapporter constamment au vide.
Si la route n'est pas en translation rectiligne uniforme, c'est qu'elle subit une acceleration, qu'elle repercute sur la voiture. On peut donc toujours juger le caractere rectiligne uniforme du deplacement de la voiture, par la seule acceleration qui s'exerce sur elle. Et l'acceleration etant le resultat de forces exercées sur l'objet lui meme, elle est mesurable dans l'absolue, elle ne s'exerce pas "par rapport a X".
Vous considerez un observateur situé sur un "repere en deplacement par rapport au vide". Vous supposez dès le départ l'existence du vide...
Mais il suffit pourtant de considerer que cet observateur est immobile, et de calculer toutes les vitesses par rapport a lui, pour pouvoir calculer n'importe quel phenomene observable ( perception que l'observateur aura du vehicule, violence de la collision eventuellement... ) Encore une fois l'existence du "vide" ne me parrait pas indispensable.
Le lien vers ma réponse est ci-dessus
Enregistrer un commentaire