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Message |
André
administrateur
Inscrit le: 07 Jan 2007
Messages: 11030
Localisation: Montreal 45.500°N, 73.580°W
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 Posté le: Sam 07 Mar 2009 10:08 pm Sujet du message: Qu'est-ce qu'un référentiel galiléen ? |
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SAlut a tous
Dans l'article traitant de la relativité galiléenne, nous avons introduit la notion de « référentiel galiléen », notion très importante en Physique.
Mais qu'est-ce au juste ?
Isaac Newton, dans son ouvrage « Philosophiae Naturalis Principia Mathematica » introduit, entre autres choses, trois lois fondamentales qui portent son nom.
L'une d'entre elle, la première loi de Newton, est aussi connue sous le nom de principe de l'inertie.
Il s'agit d'une loi très importante et très féconde.
Si on voulait expliquer cette loi de manière simple, on pourrait dire que « tout objet qui n'est soumis à aucune force va être soit immobile, soit se déplacer en ligne droite et à vitesse constante (les physiciens parlent de mouvement rectiligne uniforme) ».
Cette loi n'a l'air de rien, mais en fait elle est tout sauf intuitive.
Elle dit par exemple qu'un mouvement peut très bien se produire en l'absence de force, ce qui est contraire aux idées énoncées par Aristote (et contraire à ce que beaucoup de gens appellent le « sens commun »).
Quel est le rapport avec les référentiels galiléen ?
Et bien cette loi n'est valable que dans un référentiel galiléen.
Cela nous permet donc de donner une définition d'un référentiel galiléen :
il s'agit d'un référentiel où le principe de l'inertie s'applique. Vu comme cela, on a l'impression d'être face à un problème : la définition semble se mordre la queue.
Cela vient du fait que notre seul juge est l'expérience :
la recherche d'un référentiel galiléen ne peut se faire qu'en comparant les résultats expérimentaux avec les résultats des lois de Newton pour voir s'il y a accord.
Lorsque la concordance des résultats est très bonne, on peut considérer que l'on a trouvé une bonne approximation de référentiel galiléen.
Le problème est que selon les expériences étudiées, l'accord sera plus ou moins bon, et il faudra peut-être parfois trouver un autre référentiel.
Pour étudier un mouvement, quel est le référentiel qui nous semble le plus adapté ?
Imaginons que nous désirions suivre la trajectoire d'une balle de ping-pong.
Le plus simple est de prendre comme axes du repère les angles de la pièce qui contient la table de ping-pong. 
Ling Kun Yang en compétition au Centre sportif Claude-Robillard.(Photo: Archives)
La position de la balle sera donnée, à un instant donné, par sa distance aux murs et au plancher de la salle.
Pour des mouvements de courte durée, et de faible amplitude, on se rend compte que le principe de l'inertie (ainsi que les autres lois de Newton) s'applique avec une grande précision. Nous pouvons donc considérer que ce référentiel est galiléen.
Comme nous l'avons vu dans l'article précédent, si on trouve un référentiel galiléen, tout autre référentiel se déplaçant avec un mouvement rectiligne uniforme sera aussi galiléen.
Il y a ici un problème : notre référentiel, que nous venons de définir est lié à la Terre (car lié aux murs de la salle, qui est solidaire de la Terre). On l'appelle d'ailleurs le référentiel terrestre.
Or la Terre tourne sur elle-même, en 24 heures environ.
Les axes du repère vont donc tourner eux aussi. Pour un mouvement de courte durée, cela n'est pas important :
si le mouvement de la balle dure quelques secondes, durée très courte par rapport à 24 heures, on pourra négliger la rotation de la Terre.
Mais pour des mouvements plus importants, comme le mouvement d'un pendule entretenu, on ne pourra plus négliger ce mouvement de rotation, et les lois de Newton ne seront plus valables. Il nous faut donc trouver mieux que le référentiel terrestre.
Le problème précédent venant de la rotation terrestre, une idée est de prendre en compte ce mouvement afin de le supprimer.
On obtient alors le référentiel géocentrique, défini comme suit :
le centre du repère est au centre de la Terre, et les trois axes pointent vers trois étoiles lointaines, qui sont fixes par rapport à la voûte céleste.
Quand la Terre tourne, les axes eux restent fixent. L'utilisation de ce référentiel est plus complexe que le précédent, mais on s'aperçoit qu'il est un meilleur référentiel galiléen car la validité des lois de Newton sera respectée sur des échelles de temps beaucoup plus longues : on pourra donc se servir de ces lois pour étudier des mouvements d'une durée plus longue, et de plus grande amplitude.
On peut par exemple utiliser ce référentiel pour calculer le mouvement des satellites autour de la Terre.
Mais la Terre ne se déplacent pas en mouvement rectiligne uniforme dans l'espace :
elle gravite autour du Soleil en suivant une trajectoire elliptique.
Ce mouvement de révolution autour du Soleil dure un an.
Cela veut dire que si le phénomène que l'on veut étudier n'a pas une durée courte devant un an, le fait que la Terre tourne autour du Soleil ne pourra plus être négligé, et le référentiel cesse d'être galiléen.
Il nous faut trouver mieux.
Pour s'affranchir de la révolution de la Terre autour du Soleil, on passe au référentiel héliocentrique : origine au centre du Soleil, et les trois axes pointent vers trois étoiles lointaines, qui sont fixes par rapport à la voûte céleste.
(Crédits : ESA - J. Huart)
C'est dans ce référentiel qu'on étudie le mouvement des planètes autour du Soleil, où le trajet des sondes interplanétaires, donc des phénomènes ayant une durée très longue.
Avons-nous trouvé LE référentiel galiléen ?
Pas tout à fait, car le Soleil tourne autour du centre de notre Galaxie.
Il lui faut environ 200 millions d'années pour faire le tour, ce qui fait que pour tout phénomène ayant une durée courte devant ce temps on pourra négliger ce mouvement de révolution.
Autant dire pour tout phénomène à l'échelle humaine.
Mais si nous voulions un meilleur référentiel galiléen, que pourrions-nous faire ? Considérer un référentiel galactocentrique, où l'origine serait au centre de la Galaxie, et où les axes pointeraient vers des galaxies lointaines.
Mais les galaxies tournent les unes autour des autres, ce qui fait que la durée de validité de notre référentiel ne serait pas infinie.
Tout ce que nous pouvons donc espérer, c'est trouver des approximations de plus en plus précises d'un référentiel galiléen.
Et, selon les circonstances, utiliser celui qui offre le meilleur rapport précision / difficulté d'utilisation.
L'intérêt de trouver un référentiel qui puisse être considéré comme galiléen, c'est que les lois de la mécanique peuvent y être exprimées très facilement.
Mais il n'est pas toujours possible de faire cela :
un manège tournant très rapidement est tout sauf une bonne approximation d'un référentiel galiléen.
Comment étudier les expériences de mécanique réalisées dans un tel référentiel ? Nous verrons dans un autre article que cela est possible, en introduisant la notion de force d'inertie.
Liens : Référentiel galiléen sur Wikipedia, Le pendule de Foucault et quelques réflexions sur la notion de référentiel
la source;
http://www.sur-la-toile.com/article-7124-Qu-est-ce-qu-un-referentiel-galileen-.html
amicalement
_________________
Etrange époque où il est plus facile de désintégrer l' atome que de vaincre un préjugé.
Einstein, Albert, |
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gab
Chroniqueur
Inscrit le: 10 Jan 2007
Messages: 1451
Localisation: montreal
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| Posté le: Dim 08 Mar 2009 12:35 am Sujet du message: |
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Bonsoir
Bon article, mais je ne comprend pas plus qu'avant 
Tchaos
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Je hais les menteurs! |
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b1a2s3a4l5t6e7
Administrateur-superviseur
Inscrit le: 22 Jan 2007
Messages: 3193
Localisation: Québec,(Québec),Canada
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| Posté le: Dim 08 Mar 2009 10:01 pm Sujet du message: Quest-ce qu'un référentiel Galiléen? |
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Salut, et apres le référentiel galactocentrique, il faut tenir compte aussi
que les supers amas de galaxies sont en éloignement accéléré les uns des autres(accélération de l'expansion de l'Univers), et établir un référentiel Galiléen pour cela est un probleme, car il n'a pas un repere fixe commun a tout ces supers amas de galaxies, parce que on ne peut pas prétendre qu'un super amas de galaxies est plus au centre qu'un autre, étant donné que dans un lointain passé toute les galaxies était dans un endroit beaucoup plus petit qu'aujourd'hui.
Je trouve quand meme important d'essayé de résoudre le probleme de ce référentiel Universel, cela va peut-etre etre révélateur de la réalitée de notre Univers  .
_________________
Merci de votre attention et de votre intérêt
Pierre Jones-Savard |
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Madarion
Chroniqueur
Inscrit le: 18 Déc 2007
Messages: 2063
Localisation: Sud de la France
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| Posté le: Lun 09 Mar 2009 7:34 am Sujet du message: Re: Qu'est-ce qu'un référentiel galiléen ? |
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| André a écrit: |
Il s'agit d'une loi très importante et très féconde.
Si on voulait expliquer cette loi de manière simple, on pourrait dire que « tout objet qui n'est soumis à aucune force va être soit immobile, soit se déplacer en ligne droite et à vitesse constante (les physiciens parlent de mouvement rectiligne uniforme) ».
Cette loi n'a l'air de rien, mais en fait elle est tout sauf intuitive.
Elle dit par exemple qu'un mouvement peut très bien se produire en l'absence de force, ce qui est contraire aux idées énoncées par Aristote (et contraire à ce que beaucoup de gens appellent le « sens commun »). |
Est ce que l'on peut faire un parallèle avec l'électromagnétisme ?
Car un flux magnétique constant ne provoque pas d'induit électrique, non plus. |
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b1a2s3a4l5t6e7
Administrateur-superviseur
Inscrit le: 22 Jan 2007
Messages: 3193
Localisation: Québec,(Québec),Canada
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| Posté le: Lun 09 Mar 2009 10:09 pm Sujet du message: Re: Qu'est-ce qu'un référentiel galiléen ? |
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| Madarion a écrit: |
Est ce que l'on peut faire un parallèle avec l'électromagnétisme ?
Car un flux magnétique constant ne provoque pas d'induit électrique, non plus. |
Salut, en effet un repere inertiel est essentiel pour se représenter l'effet du magnétisme, il faudrait une bobine ou solénoide qui aurait un mouvement relatif par rapport au champ magnétique au repos(induction d'un courant électrique) et de meme une charge électrique devrait avoir un mouvement non parallele a ce champ magnétique pour subir une accélération.
Je préfere l'expression repere inertiel que l'expression repere Galiléen.
_________________
Merci de votre attention et de votre intérêt
Pierre Jones-Savard |
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Paul
Chroniqueur
Inscrit le: 03 Mar 2008
Messages: 458
Localisation: Brossard
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| Posté le: Mar 10 Mar 2009 12:47 am Sujet du message: |
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Bonsoir
| Citation: |
Je préfere l'expression repere inertiel que l'expression repere Galiléen.
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Quel est la différence pour vous?
_________________
Tout est possible ! quand on veut ! |
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Madarion
Chroniqueur
Inscrit le: 18 Déc 2007
Messages: 2063
Localisation: Sud de la France
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| Posté le: Mar 10 Mar 2009 5:41 am Sujet du message: |
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Je pense que la différence ce fait au niveau du milieu d'étude.
L'un parle de force et l'autre d'espace.
En bureau d'étude, quand ont conçoit une machine, nous schématisons d'abord les différentes pièces et nous leurs ajoutons des vecteurs. Et bien par ces vecteurs ont peut symboliser les déplacements comme les forces. Cela signifie que ces deux domaines respectent les mêmes principes mathématiques. |
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b1a2s3a4l5t6e7
Administrateur-superviseur
Inscrit le: 22 Jan 2007
Messages: 3193
Localisation: Québec,(Québec),Canada
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| Posté le: Mar 10 Mar 2009 9:52 pm Sujet du message: Qu'est-ce qu'un référentiel Galiléen? |
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| Citation: |
Je préfere l'expression repere inertiel que l'expression repere Galiléen.
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| Paul a écrit: |
Quel est la différence pour vous? |
Salut, l'expression repere inertiel me parait plus significative et elle révele une inertie( quelle chose d'inerte ou au repos), c'est ce que l'on cherche;
pour évaluer un déplacement accéléré ou non accéléré, il faut dabord
décidé quest-ce qui est inerte ou au repos, puis c'est par rapport a ces reperes inerte ou au repos que ces déplacement accéléré ou non accéléré
seront évalué .
A "Galilée" on peut certe associé plusieurs notions, c'est dailleurs grace a lui que l'ONU a décidé que l'année 2009 est l'année international en astronomie( cela fait quatre cent ans vers 2009, qu'il a découvert les satellites de Jupiter avec une de ces lunettes astronomique), mais je ne sais pas tout ce qu'il a fait exactement pour la gravité par exemple et je le confond parfois avec Newton pour certain aspect de la science, puis comme je fait le lien tres bien entre ce qui est au repos et ce qui est inerte, le lien me parait plus évident avec l'expression repere inertiel que repere Galiléen .
_________________
Merci de votre attention et de votre intérêt
Pierre Jones-Savard |
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