Lois-De-La-Physique | Dr. Goulu

Les lois de la physique permettent-elles la lévitation ?

Mon, 18 Nov 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Oui. a réussi à faire léviter une grenouille vivante avec un aimant de 10 Tesla (= extrêmement puissant):

Pour cette performance, il a reçu le

En 2010 il a reçu le Prix Nobel de Physique pour un truc presque aussi cool : le graphène.

C’est le seul chercheur a avoir reçu ces deux prix :-)

On peut faire léviter des matériaux d’autant plus facilement qu’ils sont , ce qui est le cas des organismes vivants, mais faiblement.

Le matériau le plus diamagnétique à température ambiante est le carbone pyrolytique (une variante de graphène, le monde est petit…). Il plane naturellement au dessus d’aimants:

Et il a une autre propriété incroyable que je vous laisse découvrir dans cet article:

Peut-on contourner la loi de conservation de l'énergie ?

Wed, 28 Aug 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Oui c’est vraiment dangereux.

Le démontré mathématiquement en 1918 prouve que l’énergie est l’ “invariant par translation dans le temps”, qui résulte du fait que les lois de la physique ne varient pas dans le temps.

Enfreindre la loi de conservation de l’énergie, c’est donc contraindre l’Univers à ne plus se comporter demain comme il se comporte aujourd’hui.

N’essayez même pas !

Durant une transformation, est-il possible de transgresser les principes de conservation de la masse, de la quantité de mouvement, de l’énergie?

Wed, 21 Aug 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Les principes de conservation sont valables pour des systèmes isolés, qui sont très difficile à définir en réalité car ils n’existent pas …

Cela dit, le principe de n’en est plus un depuis la découverte de la radioactivité et de la relativité. Il est donc “transgressé” lorsque les transformations font intervenir ces phénomènes.

Mais la et , plus précisément du qui le généralise, ainsi que quelques autres sont beaucoup plus fondamentaux depuis le .

Ce théorème mathématique démontre que les grandeurs conservées correspondent à des symétries de l’espace+temps.

Donc les principes de conservation ne peuvent être “transgressées” que si ces symétries sont imparfaites, ce qui est peut-être le cas à l’échelle de l’Univers (dont rien ne dit que ce soit un système isolé …)

Comment est-il possible de prédire la position d’une planète à partir des effets gravitationnels qu’elle a sur une autre planète ?

Sat, 17 Aug 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

L’histoire de la attribuée à Le Verrier montre qu’il faut d’abord obtenir de nombreuses mesures très précises de la trajectoire perturbée d’une planète “proche”, en l’occurrence Uranus, puis

En termes modernes, le problème est un , c’est-à-dire une tentative de déduire les paramètres d’un modèle mathématique à partir des données observées. Bien que le problème soit simple pour les outils des mathématiques, à l’époque, il demande beaucoup de calculs laborieux à la main.

Adams commence par supposer une position pour le corps hypothétique en utilisant la . Il calcule ensuite la trajectoire d’Uranus en utilisant la position supposée du corps troublant et calcule également la différence entre sa trajectoire calculée et les observations (ce qu’on appelle aujourd’hui les ). Il ajuste ensuite les caractéristiques du corps troublant de la façon suggérée par les résidus et répète le processus, par une approche similaire à celle de la .

Le Verrier a “juste” coiffé au poteau Adams (anglais) qui a du se planter quelque part dans ses calculs car les astronomes n’ont pas trouvé Neptune là où Adams la situait, mais à un degré (ce qui est beaucoup…) de la position indiquée par Le Verrier.

Pourquoi (certains ou pas) les physiciens croient-ils que la somme de l'énergie de l'univers est fixe ?

Sun, 26 May 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Il faut bien comprendre que . C’est juste un nombre qui reste constant lors des transformations d’un système isolé. Le a démontré mathématiquement que pour toute “symétrie” en physique, il existe un tel nombre.

Par exemple le fait que l’espace est isotrope (= n’a pas de direction particulière) fait que les lois de la physique produisent le même résultat quelle que soit l’orientation d’une expérience dans l’espace. On dit que la physique est “invariante par rotation dans l’espace”, et selon le théorème de Noether il existe alors un nombre qui reste invariant lorsqu’un système isolé tourne : le . Mais il me semble clair que le moment cinétique se calcule, ce n’est pas “quelque chose” qui est “possédé” par le système en question.

L’énergie, c’est exactement la même chose. Si vous faites une expérience maintenant, et que vous la refaites dans 3 mois, vous obtiendrez le même résultat : la physique est “invariante par translation dans le temps” et selon Noether, l’énergie est juste le nombre qui reste invariant lorsque vous translatez le système dans le temps.

L’énergie se conserve donc “par définition”:

pour un système isolé (en gras parce qu’on l’oublie trop souvent)
si la physique est vraiment invariante par translation dans le temps
si la physique peut être décrite par un ou un Hamiltonien

A notre échelle, ces conditions sont remplies. Mais à l’échelle de l’Univers, on ne sait pas. On ne sait pas si l’Univers peut être considéré comme un système isolé (on ne peut pas le mettre dans une boite , comme dit ), ni si la physique était la même pendant le Big Bang, notamment l’ , ni si elle se résume à des Lagrangiens et des Hamiltoniens à l’ .

Mais comme vous le dites bien, il y a des physiciens qui “croient"que oui, et dans ce cas y’a pas photo : l’énergie de l’Univers se conserve depuis l’origine du temps (s’il y en a une) jusqu’à la fin des temps.

Et certains vont plus loin : cette énergie totale pourrait valoir… zéro ! Selon l’hypothèse de l’ , l’énergie gravitationnelle (qui est négative car il faut fournir de l’énergie pour disperser la matière liée par la gravitation) contrebalance l’énergie correspondant à la matière (e=mc^2 est toujours positive) Si c’est le cas, alors l’Univers aurait pu apparaître spontanément d’une du vide…

Deux anecdotes à propos du Grand Albert et de tout ceci:

il a dit que le théorème de Noether était un “monument de la pensée mathématique” et recommandé Emmy Noether (une femme!) à Hilbert en ces mots “La vieille garde à Göttingen devrait prendre des leçons de Mademoiselle Noether ; elle semble maîtriser le sujet !”
quand a expliqué l’Univers à énergie zero à Einstein, il s’est arrêté de marcher au milieu d’une rue pour y réfléchir, et plusieurs voitures l’ont évité de justesse…

Notes de bas de page

De quoi dépend la force de gravité ?

Mon, 29 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

a répondu à la question “De quoi dépend la force de la ?”

La ), c’est le cas particulier au voisinage de la surface d’un astre, en général la Terre. Là on obtient:

$F=G{\frac{m.M_{Terre}}{R_{Terre}^{2}}}$

que l’on peut résumer à $F=m.g$ en posant g (petit g !)

$g=G {\frac{M_{Terre}}{R_{Terre}^{2}}} = 9.81 m/s^2$

La gravitése résume donc à une accélération qui dépend de la masse de l’astre et de son rayon seulement.

détails sur

Y a-t-il une loi qui lie la taille/masse moyenne des êtres vivants et la gravité qui s applique sur la planète ?

Fri, 26 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Oui, la loi de la tartine beurrée.

Comme l’a démontré Robert A J Matthews dans un remarquable article qui lui a valu le prix igNobel de Physique en 1996 , la taille des êtres vivants est liée à la gravité, donc à la constante de la gravitation universelle ainsi qu’aux autres constantes fondamentales par une relation qui fait que le “principe de Murphy” qui fait tomber une tartine beurrée du côté beurré est valable partout dans l’Univers !

R A J Matthews “Tumbling toast, Murphy’s Law and the fundamental constants”, 1995, European Journal of Physics, Volume 16, Number 4 ( )

Mais ce que vous cherchez est probablement plutôt décrit dans cet article cité en référence par Matthews, mais dont je n’ai pas (encore) le pdf …

William H. Press “ ”, American Journal of Physics 48, 597 (1980)

Notes de bas de page

Pourquoi les objets/corps obéissent-ils aux lois de Newton ?

Fri, 12 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Les objets/corps n’obéissent à rien du tout. Ils font ce qu’ils savent faire : rien. Ils ne font qu’exister.

Les “lois” de Newton décrivent en termes mathématiques ce que nous observons de cette existence : “tout se passe comme si” ils s’attiraient les uns les autres avec une force décrite par la .

Dans ce cadre, la “loi” de la relativité d’Einstein dit avec une meilleure précision que “tout se passe comme si” les corps se déplaçaient en ligne droite dans un espace déformé par les masses.

Les lois de la physique ne sont pas des lois qui s’appliquent à la Nature, ce ne sont même pas des lois de la Nature, ce sont des constructions humaines qui ne s’appliquent qu’à notre façon de la comprendre la Nature.

(ceci est une réponse à une question )

Les objets ne tombent-ils pas plus vite parce qu'ils exercent leur propre gravité ?

Wed, 20 Mar 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

C’est mal formulé, mais oui, et non, et re-oui.

Oui parce que si un objet n’a pas de masse, il ne tombe pas (en tout cas selon Newton) car la force de gravitation est proportionnelle au produit de la masse des deux corps.

Non, parce que c’est la force F qui est proportionnelle aux masses, et que selon Newton toujours, l’accélération d’un corps sous l’effet d’une force est inversément proportionnel à sa masse m (F = m.a implique que a = F/m)

Donc tous les (petits) corps tombent vers un gros de masse M avec la même accélération. Sur Terre, c’est la fameuse g=9.81 m/s^2.

Maintenant, si on veut être précis ou que le corps qui tombe a une masse m qui n’est pas négligeable comparé à M, il faudrait aussi tenir compte du déplacement du corps de masse M (la Terre) vers celui de masse m (le caillou) sous l’effet de la même force F, mais en sens inverse.

De ce point de vue, c’est de nouveau oui : le gros objet tombe plus vite que le petit parce qu’il attire la Terre vers lui.