01 juin 2012 à 00h00 . Mais je me pose quand même des questions : Si j’ai bien compris, pour que ces calculs soient justes, on supose que la vitesse de la lumière est constante dans le vide, et que l’espace est homogène. Maintenant que vous savez tout sur la relativité de Galilée, nous allons voir en un mot comment la transformer en relativité restreinte. En tout cas bel effort de vulgarisation, je me suis senti pendant un moment einstein-intelligent 🙂, Pingback: Life in the fast lane | Le Webinet des Curiosités, Pingback: Que se passe-t-il quand on tombe dans un trou noir ? Notez que ce principe n’est plus valable si on abandonne le mouvement rectiligne uniforme. Formulé de cette manière le principe de la relativité galiléenne fait parmi ses contemporains a créé un tollé. Le génie d’Einstein, et des savants qui ont contribué à cette révolution, est d’avoir compris que bien que la transformation de Galilée soit LE choix évident, ça n’est pas le seul, et pas le bon ! Voici quelques extraits et ce qu'il faut en retirer. Nous proposons ici d’aborder le principe de relativité de Galilée sous l’angle du lien existant entre force et mouvement. Affirmer qu’une loi est la même dans deux référentiels, c’est affirmer que si on lui applique la transformation de changement de référentiel, elle ne doit pas être modifiée. Galilée étudie le mouvement du pendule et le mouvement de chute libre puis énonce le principe de relativité (1632) qui permet de comparer les expériences dans deux référentiels différents. L ... On insistera sur le rôle fondamental que joue dans ce changement le principe de relativité énoncé par Galilée – première occurrence d'un principe d'invariance dans la physique moderne. Mais quand ils sont en mouvement relatif, trouver la transformation qui permet de passer de (x,t) à (x’,t’) devient plus compliqué. Puisqu’un mouvement n’a de sens que considéré par rapport à un point de repère, ce référentiel est le premier préalable à toute étude en mécanique. PRINCIPE D'INERTIE Rien ne vaut les explications claires par l'exemple que donne Galilée dans son livre. Mon idée dans ce billet sera donc de vous présenter cette relativité galiléenne d’une manière qui, je l’espère, rendra plus limpide la relativité restreinte à ceux qui l’ont apprise, ou à ceux qui souhaitent la découvrir bientôt. C’est tout ! Énoncé du principe de relativité de Galilée Définition : La transformation de Galilée Soit le référentiel animé d'un mouvement rectiligne uniforme, de vitesse par rapport à un système de référence galiléen , supposé fixe, une particule est respectivement décrite par et dans les référentiels … Si on suppose deux référentiels en mouvement relatif à vitesse V, et qui coïncident à l’origine, la solution la plus évidente à la question que nous nous posons est la suivante : Cette opération simple s’appelle la transformation de Galilée. Ce site utilise Akismet pour réduire les indésirables. La figure ci-contre montre comment un même point peut être représenté par des coordonnées différentes dans deux référentiels différents. La forme de cette transformation mathématique dépend des référentiels. Comme je l’ai dit précedemment, je suis encore jeune, j’ai pas tout compris, donc je peux me tromper ou avoir confondu plusieures choses, mais si vous pouviez m’éclairer sur ces petites questions, j’en serais reconaissante. La démonstration est assez facile, voir ici sur Wikipédia ou sur ce billet du Webinet des curiosités. Petite précision sémantique donc, pour ne pas égarer les élèves de Terminale S (à qui l’on dit souvent : « premièrement on choisit un référentiel, deuxièmement, on choisit un repère… »), qui suivent votre blog : dans votre article le mot « référentiel » recouvre les deux sens des mots « référentiel » et « repère » tels que rappelés ci-dessus. La transformation de Galilée possède plusieurs propriétés qu’il est bon de souligner. Le référentiel sert uniquement de balise, de point d’ancrage, pour étudier un mouvement. , supposé fixe, une particule est respectivement décrite par Il existe tout un tas de manières de choisir son référentiel. Elle suppose que le temps est absolu, et donc que la mesure du temps est identique dans les deux référentiels (t=t’). Ce " principe " n'en est plus un à partir du moment où l'on comprend qu'il doit sa forme à une exigence de niveau plus élevé, celle qu'impose le " principe de relativité ", énoncé par Galilée au début du XVIIe siècle : les choses se passent de la même façon (et les lois qui les régissent sont les mêmes) à bord d'un navire voguant à sa vitesse de croisière sur la Méditerranée et lorsque ce navire est amarré à un quai de … Il fallait résoudre ce paradoxe, il l’a fait en montrant que Lorentz était le bon choix, et que la loi de Newton devait être modifiée, pour prendre une forme compatible. Toutefois le principe de relativité, énoncé par Galilée et confirmé par Newton, selon lequel les lois de la physique sont les mêmes pour tous les systèmes physiques animés d'un mouvement uniforme (à vitesse constante) pose un problème : dans quelle mesure la vitesse de la lumière dépend-elle du mouvement de la source ou du récepteur ? Ce « principe » n'en est plus un à partir du moment où l'on comprend qu'il doit sa forme à une exigence de niveau plus élevé, celle qu'impose le « principe de relativité », énoncé par Galilée au début du XVII e siècle: les choses se passent de la même façon (et les lois qui les régissent sont les mêmes) à bord d'un navire voguant à sa vitesse de croisière sur la Méditerranée et lorsque ce navire est amarré à un … et permettent le passage d'un référentiel à l'autre et caractérisent la transformation de Galilée. En savoir plus sur comment les données de vos commentaires sont utilisées. Selon ce principe, les lois de la physique restent inchangées dans des référentiels dénommés depuis « galiléens ». Et enfin troisième conséquence, les vitesses se composent en s’additionnant : puisque x’ = x- Vt, on a dx/dt = dx’/dt’ + V. Pour connaître la vitesse d’un objet dans R, il suffit de connaître celle dans R’ et d’ajouter V. Là encore ça parait naturel : si vous lancez une balle à 5 km/h dans un train roulant à 100 km/h par rapport au sol, la balle ira à 105 km/h par rapport au sol ! Le principe de Galilée affirme sa position que la paix entre le mouvement et il n'y a pas de différence. Ces deux propriétés sont bien pratiques : elles signifient que deux observateurs dans deux référentiels galiléens seront toujours d’accord sur les mesures de longueur ou de temps. Puis, comme vous l’avez montré dans un de vos billets, les corps massifs peuvent dévier la lumière, et j’ai aussi entendu, mais je n’ai pas de sources fiables, que quand on approchait d’un trou noir, le temps ralentissait ; donc, l’espace n’est pas homogène, non ? Donc effectivement, espace homogène, isotrope, vide ! De manière évidente, puisque le temps est absolu, elle conserve les intervalles de temps entre les évènements. | Beyond the cave wall | Scoop.it. C’est juste ! De la même manière, la transformation préserve les mesures de longueur : si à un instant donné on mesure la longueur d’un objet dans R, on trouvera une réponse identique si on réalise la mesure dans R’. À noter au passage que cette valeur, nulle ou non, de 1/c joue un grand rôle dans l’« espace des théories » établi par Veneziano : http://fr.wikipedia.org/wiki/Gabriele_Veneziano#La_le.C3.A7on_inaugurale + note de bas de page 😉, Erf, tout est déjà dit dans le billet du webinet des curiosités, toutes mes confuses…. Vous pouvez d’ailleurs aller lire l’excellent texte initial de Galilée sur le sujet : « Enfermez vous avec un ami dans la plus grande cabine sous le pont d’un grand navire…«Â. Le principe de relativité de Galilée. Il est connu que, en l'absence d'accélération dans le système de déplacement par rapport à un autre système de référence, l'accélération du corps par rapport à l'autre de ces systèmes est constante. Merci d’avance. Considérons deux trains (ou deux bateaux, comme le fit Galilée), l’un à l’arrêt, et l’autre se déplaçant en ligne droite à vitesse V constante. Ce que Galilée a réalisé le premier, c’est que ces expériences menées dans chacun des deux trains donneront toujours des résultats identiques, et c’est pour cela que nous sommes incapables de deviner lequel roule vraiment. | Beyond the cave wall | Scoop.it, http://fr.wikipedia.org/wiki/Gabriele_Veneziano#La_le.C3.A7on_inaugurale, Life in the fast lane | Le Webinet des Curiosités, Que se passe-t-il quand on tombe dans un trou noir ? À cette interrogation s'ajoute celle de la nature … | Thomassonjeanmicl's Blog, En savoir plus sur comment les données de vos commentaires sont utilisées. On voit qu’une fois on connait la transformation de Galilée, la compatibilité avec le principe de relativité impose une restriction sur les lois physiques possibles. A cette occasion, j’ai pensé que c’était une bonne idée de rappeler que l’idée de relativité ne date pas d’Einstein, mais trouve son origine dans les travaux de Galilée. Save my name, email, and website in this browser for the next time I comment. Dans cette partie nous allons appréhender le principe de relativité par des exemples de la vie courante. (ou le problème du firewall) | Science étonnante, Carlo Rovelli par-delà le visible Mon article 2: Le temps n’existe pas. C’est d’ailleurs cette nouvelle loi de composition des vitesses qui permet de rendre compte du fait que la lumière voyage à une vitesse identique dans tous les référentiels galiléens. Designed by ThemeSphere. J’insiste sur le fait que ceci n’a rien d’évident a priori. Le paradoxe de Fermi — Sommes-nous seuls dans l’Univers? J’avoue que je n’ai pas trop compris, mais je n’ai lu ce billet qu’une fois, je le relirai pour mieux le saisir, et j’ai seulement 16 ans, donc ce n’est pas si impressionnant. par rapport à un système de référence galiléen et La Relativité Générale La théorie de la gravitation de Newton, publiée en 1687 dans les "Principia Mathematica", a expliqué la chute des corps, le mouvement des planètes autour du soleil, le modèle Copernicien du système solaire, le mouvement des comètes, les lois empiriques de Képler. motif de découvertes scientifiques Galilée principe de la relativité a été remise en question des formules d'allégeance reflétant l'accélération du mouvement des corps. Et à cause du principe de relativité, même les lois de la mécanique vont changer. On peut même considérer que la relativité restreinte… Mis à jour 19 nov 2018 à 15h42 . Premièrement, outre les transformations linéaires formant un groupe, il faut supposer l’espace-temps homogène et isotrope (c’est d’ailleurs, si je ne m’abuse, ce qui implique la linéarité des transformations). et pas de mécanique quantique (donc pas de fluctuations d’énergie du vide ou autres trucs de ce genre). Ouvrir le menu principal. C’est un point extrêmement fort, car il nous permet de faire le tri entre des lois physiques qui ont une chance d’être correctes, et celles qui ne peuvent pas l’être, car elles violeraient le principe de relativité. Au XVII ème siècle, Galilée constate qu’il est impossible pour un voyageur enfermé dans la cabine d’un navire de savoir si celui-ci est immobile ou s’il avance sur une mer calme. Il a été contredit par le principe de relativité d’Einstein (1905), combinaison du principe de relativité et de la valeur finie de la vitesse maximum de propagation des interactions. Pour aller plus loin avec le principe de relativité, précisons cette notion de référentiel. La différence entre les deux se résume à un seul point : en relativité restreinte, la transformation de Galilée est remplacée par une autre transformation mathématique, la transformation de Lorentz. Cette équation avec celle indiquant que le temps est absolu: t=t' forment ce qui est appelées les transformations de Galilée. Le principe de relativité n’est donc vérifié que pour des référentiels en translation rectiligne uniforme l’un par rapport à l’autre, on appelle d’ailleurs ces référentiels des référentiels galiléens. P.S : Désolée s’il y a quelques fautes d’orthographes, ou si je n’ai pas employé les bons termes phisiques et/ou mathématiques. Ensuite, dans un second temps, il faut pouvoir repérer les points dans ce référentiel, et projeter les vecteurs (forces, positions, vitesses, accélérations, …). Une des conséquences cruciales de la transformation de Galilée nous vient du principe de relativité : les mêmes expériences de mécanique menées dans deux référentiels galiléens donnent des résultats identiques. Contrairement à ce que l’on peut croire, ce n’est pas Albert Einstein (1879-1955) qui le premier a énoncé le principe de relativité — il l’a seulement généralisé à tout phénomène physique : c’est Galileo Galilei dit Galilée (1564-1642) qui le fit dans son Dialogue sur les deux grands systèmes du monde (1632) et ce d’une manière à l’orée de la poésie : Évidemment, si on remplace la transformation de Galilée par celle Lorentz, toute les conséquences que je viens d’énoncer se modifient. Les inégalités de Bell et les expériences d’Alain Aspect, La théorie de la relativité de … Galilée ! Selon Galilée, que le navire soit à quai ou qu’il avance en ligne droite à une vitesse constante, une pomme lâchée par un marin au sommet du mât retombe exactement à son pied. Ces deux égalités garantissent l'invariance du principe fondamental de la dynamique dans ces référentiels. Voyons si ça fonctionne avec la loi la plus importante de la mécanique classique, la loi de Newton qui nous dit que F=ma. Le principe de relativité. En particulier, deux référentiels en translation rectiligne uniforme ne vont plus mesurer les mêmes intervalles de temps ou les mêmes distances, et les vitesses ne vont plus s’additionner normalement. Quant à l’espace des théories, il ne date pas de la leçon inaugurale de Veneziano en 2005, puisque j’en parle déjà dans l’intro de ma thèse en 2004 🙂 Plus sérieusement, je ne sais plus de qui vient l’idée, mais elle est effectivement très chouette pour expliquer le paysage de la physique théorique ! Dans la suite, on va se limiter au cas qui nous intéresse pour appliquer le principe de relativité, celui des référentiels galiléens. Pour passer d’un référentiel R à un référentiel R’, il faut connaître l’opération mathématique qui permet de transformer (x,t), les coordonnées d’un évènement dans R, en (x’,t’) ses coordonnées dans R’. Ce qui fait que cette théorie, même si elle a été vérifié a de nombreuses reprises, n’est pas tout à fait fiable, je me trompe ? Oui je sais, c’est un peu lourd, on excuse Galilée de ne pas y avoir pensé. Cette loi n’aurait pas été compatible avec le principe de relativité. D’où sortent-elles et qu’est-ce qui prouve qu’il n’y en a pas des tas d’autres possibles ? Quand les référentiels sont fixes l’un par rapport à l’autre, c’est assez simple. Une infinité de référentiels galiléens existent : toute particule libre, en mouvement rectiligne uniforme, évolue dans un espace homogène et isotrope et est porteuse d'un référentiel galiléen. Principe de relativitée Galiliennne. Ce « principe » n'en est plus un à partir du moment où l'on comprend qu'il doit sa forme à une exigence de niveau plus élevé, celle qu'impose le « principe de relativité », énoncé par Galilée au début du XVIIe siècle : les choses se passent de la même façon (et les lois qui les régissent sont les mêmes) à bord d'un navire voguant à sa vitesse de croisière sur la Méditerranée et lorsque ce navire est amarré à un quai … En particulier si deux évènements sont simultanés dans R, alors il le seront aussi dans R’. L'actualité scientifique de ces derniers jours a fait beaucoup de références à la théorie de la relativité restreinte. > En fait, si on impose que les transformations sont linéaires et forment un groupe, on peut démontrer que les transformations de Galilée et de Lorentz sont les deux seuls choix possibles. . En pratique, pour faire des calculs ou comparer des observations, on peut avoir besoin de changer de référentiel. animé d'un mouvement rectiligne uniforme, de vitesse Il s’agit d’une expérience que nous avons tous vécue : lorsque l’on se trouve dans un train qui roule à côté d’un autre train immobile, il est parfois difficile de deviner lequel des deux se déplace véritablement. © 2019 ThemeSphere. Imaginons qu’à l’intérieur de chacun des deux trains, vous et un complice réalisiez chacun des expériences de mécanique en utilisant des billes, un pendule, des ressorts, tout le matériel qu’il vous plaira ! La transformation de Galilée et la loi de Newton forment un ensemble cohérent. Il donne un cadre de validité à un ensemble d’équations vectorielles. En effet notre bon vieux F=ma n’est pas préservé par la transformation de Lorentz, il va donc falloir le modifier un peu, mais c’est une autre histoire…. Nous allons donc chercher la transformation mathématique qui permet de passer de (x,t) à (x’,t’) entre deux référentiels galiléens. La transformation de Galilée préserve la simultanéité. Cette loi appliquée dans le référentiel R s’écrit : Si on transforme les coordonnées pour passer dans R’, on a \(t’=t\) et \(x’ = x-Vt\) d’où on tire. C’est d’ailleurs ce qui fait que pour tous les cas pratiques à vitesse faible, Galilée fonctionne quand même puisque dans la vie de tous les jours 1/c est presque nul ! Le principe de relativité de Galilée reposait sur des vitesses infinies de propagation des interactions. "Si une expèrience de mécanique est réalisée dans un référentiel galiléen, les résultats de l'expèrience ne peuvent mettre en évidence son mouvement rectiligne et uniforme". L'œuvre de Galilée marque à cet égard plus qu'un renouveau : une manière de commencement. PRINCIPE de GALILÉE . Suivant les préceptes d'Aristote, dont il se déclarait lui-même le disciple, Galilée observa la nature en quête d'explications simples. Cette constatation s’appelle le principe de relativité : les mêmes expériences de mécanique menées dans deux référentiels en translation rectiligne uniforme l’un par rapport à l’autre donnent exactement les mêmes résultats. Et aussi, tel que je me connais, je risque de poser d’autres questions. C’est pour cela que l’on choisit un repère (au sens mathématique du terme), avec une origine, des axes orientés, des coordonnées et des unités. Pour les curieux, la transformation de Lorentz permet de passer de (x,t) à (x’,t’) en appliquant les opérations suivantes : où c est bien sûr la vitesse de la lumière. (ou le problème du firewall) | Science étonnante, merci ja i a peu pres compris ce que je voulais savoir meme si je n ai pas tout saisi rien d etonnant vu que je n ai que 13ans, Pingback: Carlo Rovelli par-delà le visible Mon article 2: Le temps n’existe pas. Il vérifia ainsi que des objets de masses différentes chutent identiquement (contrairement à ce qu'affirmait Aristote), et alla jusqu'à quantifier l'évolut… Je n’ai effectivement pas souligné que la transformation de Galilée n’est qu’un cas limite de la transformation de Lorentz. 1 MIN de lecture . Deuxièmement, on démontre en fait que la transformation de Lorentz est le seul choix possible (pas de transformation plus générale), la transformation de Galilée n’en étant qu’un cas particulier (en posant 1/c=0). Auteur : Jeff. \(m\frac{d^2x’}{dt’^2} = m\frac{d^2x}{dt^2}\). Pas d’autre alternative ! Accueil; Au hasard; Connexion; Configuration; Faire un don; Wikisource Si votre train se met à freiner, à tourner, ou à avoir des à-coups, vous allez ressentir une force vous entraînant d’un côté ou d’un autre : vous pouvez donc savoir que vous êtes dans le train en mouvement. Einstein avait compris que la loi de Newton était invariante par la transformation de Galilée mais que les équations de Maxwell l’étaient par celle de Lorentz. Certaines de ces hypothèses étaient implicites ou « évidentes » en physique classique, car conformes à toutes les expériences, et elles sont devenues explicites et plus discutées à partir du moment où la relativité restreinte a été formulée. René Descartes publie les lois de la réflexion et de la réfraction, étape cruciale dans la compréhension des phénomènes d'optique. Ce document illustre le principe de relativité énoncé par Galilée (bien avant Einstein!). De même des expériences réalisées dans un manège immobile et dans un manège en rotation donneront des résultats différents : par exemple si vous posez une bille sur le sol d’un manège en rotation, la bille roulera vers l’extérieur à cause de la force centrifuge, alors que si le manège est à l’arrêt, elle restera immobile. D'une théorie à l'autre (physique classique, relativité restreinte ou générale), la formulation du principe a évolué et s'accompagne d'autres hypothèses sur l'espace et le temps, sur les vitesses, etc. dans les référentiels Le « principe de relativité » énoncé par Galilée va plus loin ; il affirme – et c’est la nouveauté introduite par Galilée – qu’aucun effet physique ne permet de distinguer le mouvement d’un corps par rapport à un certain référentiel (on dit aussi : « dans un certain référentiel ») du mouvement de ce même corps par rapport à un autre référentiel en translation uniforme par rapport au premier (rien ne perturbe le … ou → = ′ → + → ⋅ équation (3,3) de la page 13 intitulée Le principe de relativité de Galilée du livre de mécanique de Landau aux éditions MIR. On peut même considérer que la relativité restreinte d’Einstein n’est qu’une altération simple, mais lourde de conséquence, de la relativité de Galilée. La cinématique de Galilée commença, vers 1590, par l'étude détaillée de la chute des corps et, plus généralement, la cinématique des corps libres. C'est galilée qui a fondé le principe de la relativité . On peut voir un référentiel d’espace-temps comme une sorte de grille munie d’une horloge, qui va permettre de repérer les évènements en leur associant des coordonnées (x,t).