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 Vocabulaire de base en physique

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ChristopheL
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MessageSujet: Vocabulaire de base en physique   Mar 20 Mar 2012, 18:03

Bonjour, je ne sais pas très bien où placer ce post. J'ai pensé le placer à la suite du post "Dictionnaire ufologique" ou dans une même catégorie, mais ce forum est verrouillé (http://www.forum-ovni-ufologie.com/t10341-dictionnaire-ufologique-abreviations-et-mots-specifiques).

Comme dit dans ma présentation (http://www.forum-ovni-ufologie.com/t14650-encore-un-nouveau-membre#113301), je suis physicien de formation et je me suis dit qu'il serait utile de communiquer quelques définitions concernant certaines notions de base en physique.

En effet, j'ai trop souvent vu et entendu des concepts de la physique employés à mauvais escient; cela menant souvent à des raisonnements au mieux faux, au pire complétement absurdes. En particulier, le concept d'énergie est employé à toutes les sauces.

Bien sur je me doute que les membres de ce forum n'emploient pas sciemment du vocabulaire scientifique n'importe comment. C'est pourquoi j'ai rédigé une série de définitions en me basant sur mes connaissances dans le domaine. J'ai essayé d'être à la fois concis et précis; je me suis donc limité au domaine de la mécanique classique (Newtonienne) en simplifiant autant que possible, sans pour autant "trop" sacrifier la précision et la justesse de ces notions. Je pense que la lecture de celles-ci peut être salutaire, particulièrement pour ceux qui ne sont pas familiers avec le domaine de la physique. Pour les autres, cela peut être l'occasion d'un rappel.

Enfin, n'hésitez pas à apporter vos remarques et critiques concernant ces définitions, certaines pouvant probablement paraître extrêmement restrictives. Bonne lecture !

1) Objet physique: objet ou ensemble d'objets univoquement caractérisé par des quantités mesurables.

Exemples: l'électron est caractérisé par une charge électrique de $-1,60217653(14) \ 10^{-19}$ Coulomb, un spin $\pm \frac{1}{2}$ et une masse de $9.1093826(16) \ 10^{-31}$ kg. (Les nombres entre parenthèses sont incertains.) ("Journal of Physics - Nuclear and Particle Physics", vol. 33, juillet 2006.)

Tout objet possédant ces caractéristiques est un électron.

2) Masse: quantité de matière. Unité du système international (SI): kilogramme (kg). Une masse de 1 kg possède la masse étalon du pavillon de Breteuil. (http://fr.wikipedia.org/wiki/Kilogramme)

2bis) Corps: objet physique possédant une masse.

3) Indépendance linéaire: les vecteurs $\vec{v}_1, \ldots, \vec{v}_n$ ($n \in \mathcal{N}$ fini) sont linéairement indépendants si l'égalité suivante:

$\alpha_1 \vec{v}_1 + \ldots + \alpha_n \vec{v}_n = \vec{0}; \quad \alpha_1, \ldots, \alpha_n \in \mathcal{R}$

n'est possible que si:

$\alpha_1 = \ldots = \alpha_n = 0$.

Autrement dit, si un des $\alpha_i, \ (1 \leq i \leq n)$ est non-nul, ces vecteurs ne sont pas linéairement indépendants.

Remarque: un abus de notation courant est de noter $\vec{0} = (0, 0, 0)$ (le vecteur nul) par simplement $0$.

4) Référentiel ou repère: couple constitué par un point $P$ pris comme référence et trois vecteurs linéairement indépendants. Notation mathématique: $R = (P; \vec{e}_1, \vec{e}_2, \vec{e}_3)$.

Le repère canonique est donné par: $P = (0, 0, 0)$; $\vec{e}_1 = (1, 0, 0)$; $\vec{e}_2 = (0, 1, 0)$; $\vec{e}_3 = (0, 0, 1)$.

5) Produit scalaire euclidien: un des nombreux produits scalaires possibles, et très employé en physique. Etant donné deux vecteurs $\vec{v}, \vec{u}$, celui-ci est défini par:

$\vec{u} . \vec{v} = u_1 v_1 + u_2 v_2 + u_3 v_3 = \sum_{i=1}^3 u_i v_i$.

6) Norme euclidienne d'un vecteur: une des nombreuses normes possibles, également très employée en physique. Etant donné un vecteur $\vec{v}$, celle-ci est définie par:

$\|\vec{v}\| = \sqrt{\vec{v} . \vec{v}} = v_1^2 + v_2^2 + v_3^2 = \sum_{i=1}^3 v_i^2$.

A noter: une norme est toujours positive ou nulle.
On note parfois: $\vec{v} . \vec{v}$ = \vec{v}^2 = \|\vec{v}\|^2$.

6) Position: donnée de trois nombres $\vec{x} = (x_1, x_2, x_3)$ fournis par rapport à un référentiel.
Ces nombres sont obtenus en effectuant le produit scalaire (généralement euclidien) de $\vec{x}$ avec les trois vecteurs du référentiel choisi.

$\vec{x} . \vec{e}_i = x_i$.

Les $x_i$ sont appelées les coordonnées (dans le référentiel choisi.)

7) Vitesse: dérivée par rapport au temps de la position. $\vec{v} = \frac{d \vec{x}}{dt}$.

A noter: la vitesse est un vecteur. Par abus de langage, on désigne aussi par vitesse la norme du vecteur $\vec{v}$. C'est ce qu'indique le compteur de "vitesse" d'une voiture. Cette norme est définie par la racine carrée du produit scalaire euclidien de $\vec{v}$ avec lui-même: $\|\vec{v}\| = \sqrt{\vec{v} . \vec{v}}$.

Unités SI de la norme de la vitesse: $m s^{-1}$.

8) Accélération: dérivée par rapport au temps de la vitesse. $\vec{a} = \frac{d \vec{v}}{dt} = \frac{d^2 \vec{x}}{dt^2}$.

A noter: comme dans le cas de la vitesse, l'accélération est un vecteur. Par abus de langage, on désigne également sa norme par le mot "accélération".

Unités SI de la norme de l'accélération: $m s^{-2}$.

9) Etat de mouvement:
couple (au sens mathématique) constitué par la position et la vitesse. $(\vec{x}, \vec{v})$.

10) Quantité de mouvement:
produit de la masse par la vitesse. $\vec{p} = m \vec{v}$.

A noter: la quantité de mouvement est un vecteur.

Unités SI de la norme de la quantité de mouvement: $kg m s^{-1}$.

11) Impulsion: variation de la quantité de mouvement dans l'intervalle de temps $[t_1, t_2]$.
Mathématiquement:

$\Delta \vec{p}_{12} = \int_{t_1}^{t_2} \frac{d \vec{p}}{dt} \, dt$.

Note: la définition donnée par Wikipédia est inutilement compliquée et fausse (http://fr.wikipedia.org/wiki/Moment_linéaire).

12) Force: cause ayant pour effet de modifier l'état de mouvement d'un objet physique. Une force modifie donc soit la position, soit la vitesse, soit les deux à la fois.

A noter: la force est également un vecteur. Elle est liée à l'accélération (en mécanique classique) par la célèbre formule de Newton: $\vec{F} = m \vec{a}$.

Unités SI de la norme de la force: Newton ($N$). $1N = 1 kg m s^{-2}$.

13) Référentiel inertiel:
référentiel pour lequel un objet physique qui n'est soumis à aucune force est soit au repos, soit en mouvement rectiligne uniforme.

14) Gradient: fonction mathématique prenant les dérivées par rapport au coordonnées d'une fonction et place ces dérivées dans un vecteur. Mathématiquement:

$\vec{\nabla} V(\vec{x}) = \left(\frac{\partial V(\vec{x})}{\partial x_1}, \frac{\partial V(\vec{x})}{\partial x_2}, \frac{\partial V(\vec{x})}{\partial x_3} \right)$.

Où $\frac{\partial }{\partial x_i}, \ (i = 1, 2, 3)$, désigne la dérivée par rapport à la coordonnée $x_i$.

15) Fonction potentielle ou potentiel: fonction mathématique notée généralement $V$ dépendant de la position et, éventuellement du temps ($V = V(\vec{x}, t)$), telle que l'opposé de son gradient soit une force. Mathématiquement:

$-\vec{\nabla} V(\vec{x}, t) = \vec{F}$.

A noter: si une force donnée peut être exprimée par une fonction potentielle $V$ (on dit que la force dérive du potentiel), alors elle peut être exprimée par une infinité de fonctions potentielles de la forme:

$\tilde{V} = V + b, \ b = cste \in \mathcal{R}$

car:

$-\vec{\nabla} \tilde{V} = -\vec{\nabla}(V + b) = -\vec{\nabla}V - \vec{\nabla} b = -\vec{\nabla}V + \vec{0} = \vec{F}$.

"La" fonction potentielle d'une force est donc définie à une constante près (appartenant à l'ensemble des réels.)

Unités SI de la fonction potentielle: Joules ($J$). $1J = 1 N m$.

16) Energie: valeurs prises par une fonction potentielle.

A noter: comme une fonction potentielle n'est définie qu'à une constante arbitraire près, l'énergie n'est pas une quantité mesurable. Ce n'est donc pas un objet physique (mais bien un objet mathématique.) Par contre la différence d'énergie par rapport à une énergie de référence (souvent prise comme nulle) et pour une même fonction potentielle* est un objet physique.

Par abus de langage on appelle "énergie" ce qui est en réalité une différence d'énergies.

Unités SI de (la différence d') énergie: $J = N m$.

Exemple: une fonction potentielle décrivant l'énergie d'un ballon à une hauteur $h$ est donnée par

$V(h) = mgh + b$

Avec $m$ la masse du ballon, $g = 9,81 \ m s^{-2}$ l'accélération de la pesanteur et $b$ une constante.

On peut prendre comme énergie de référence, celle à $h = 0$:

$V(0) = 0 + b$

La différence d'énergie est donnée par:

$E(h) = V(h) - V(0) = mgh + b - b = mgh$.

*Remarque: le choix de l'énergie de réference est arbitraire, on pourrait en prendre une autre. La seule prescription est que ce choix soit unique dans un calcul. Changer de choix durant un calcul revient à choisir une fonction potentielle différente. En ce cas les constantes ne s'annulent plus et l'énergie calculée n'a plus aucune signification. C'est cela qui est entendu dans l'expression "pour une même fonction potentielle" dans la note ci-dessus.

17) Interaction: échange de masse(s) et/ou (de différence) d'énergie(s) entre objets physiques.

18) Réalité: ensemble des objets physiques et de leurs interactions.

19) Univers: ensemble des objets physiques.
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ChristopheL
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MessageSujet: Re: Vocabulaire de base en physique   Mar 20 Mar 2012, 18:12

Flute, je vois que le code Latex ne passe pas sur ce forum.

Puis-je suggérer aux administrateurs d'insérer un interpréteur Latex dans le code-source du forum ? (Voir http://math.etsu.edu/LaTeXMathML/)

Sinon, une solution temporaire serait de copier-coller les expressions mathématiques (entre les signes dollars "$") dans la page web: http://www.texify.com/links.php
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MessageSujet: Re: Vocabulaire de base en physique   Mar 20 Mar 2012, 19:36

Merci pour ce poste Christophe et le temps que tu y a mit, je reconnais des formules mais j'avoue personnellement ne pas avoir les bagages suffisant pour comprendre le tout ^^
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ChristopheL
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MessageSujet: Re: Vocabulaire de base en physique   Mar 20 Mar 2012, 19:46

Je ne demande pas de comprendre les formules Wink (elles sont uniquement là pour justifier ce que je dit).

Le but principal de ce post est de donner des notions de bases en physique et du vocabulaire au néophyte afin de ne pas l'employer à tort et à travers; et aussi qu'il puisse s'en servir pour débusquer les (nombreux) discours pseudo-scientifiques qui utilisent ces mots à tort et à travers.
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MessageSujet: Re: Vocabulaire de base en physique   Mar 20 Mar 2012, 21:29

BONSOIR Christophet,

Mon avis....Beaucoup trop "complexe" car à mon sens mal explicité (excusez moi) pour l "immense majorité des personnes qui visitent ce forum....Pour ma part,avec un niveau en maths/physique/chimie de BAC +2....Il y a 40 ans que je n 'ai pas" pratiqué" certes ...Je n 'ai pas envie de m y référer..

.Car si j 'ai besoin et re- découvrir, je préfère utiliser mon "foncier en MPC" et aller tout seul sur wikipédia....Ma conclusion est la suivante: votre idée ést louable et généreuse, mais MAL ADAPTEE AU PUBLIC DU FORUM.....C'est mon avis, mais peut être que je me trompe du tout au tout!

Bien cordialement en tout cas STANALPHA
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MessageSujet: Re: Vocabulaire de base en physique   Mar 20 Mar 2012, 21:39

C'est très bien ChristopheL de rappeler certaines formules, mais je doute que cela supprime les explications pseudo scientifiques parfois aberrantes que l'on peut effectivement trouver sur ce forum car, vous devez le savoir, il ne suffit pas de connaître une formule si l'on ne maîtrise pas les conditions de son utilisation ; je pense entre autre à certaines explications données sur la propulsion par MHD qui sont assez fantaisistes, où la force de Laplace qui agit sur les ions et provoque l'écoulement gazeux devient force de sustentation de la soucoupe, ou encore mieux, où la pression magnétique propulserait la soucoupe avec une accélération gigantesque, et j'en passe ...

Mais ne soyons pas là pour critiquer certains qui tentent de trouver des explications, puisque tout cela n'enlève rien à la réalité des OVNIs qui, pour l'instant, gardent bien leurs secrets de propulsion et de déplacements s'il s'agit vraiment d'engins matériels qui viendraient d'ailleurs.

Miclad
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MessageSujet: Re: Vocabulaire de base en physique   Mer 21 Mar 2012, 08:34

Merci Christophe
Cela permet de rappeler que le phénomène OVNI ne peut pas être dissocié de la physique
et une petite notion de base du vocabulaire des connaissance humaines ne saurait nuire
Deux exemple pris parmi d'autres :
Je vous cite
19) Univers: ensemble des objets physiques.
11) Impulsion: variation de la quantité de mouvement dans l'intervalle de temps $[t_1, t_2]$.
Mathématiquement:

c'est intéressant pour moi de préciser pour le premier cas et de connaitre pour le second
Pour les formules...je renonce à comprendre..je n'essaie même pas Crying or Very sad
Cordialement


Source: http://www.forum-ovni-ufologie.com/t14657-vocabulaire-de-base-en-physique#ixzz1pjaKMGei
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MessageSujet: Re: Vocabulaire de base en physique   Mer 21 Mar 2012, 12:17

Merci pour vos remarques. Comme je suis nouveau sur ce forum, je ne connais pas encore le niveau moyen des membres en ce qui concerne les notions en physique.

J'essaierais un autre jour de simplifier encore et de retirer le plus possible les formules mathématiques. Cependant, vous savez comme moi, que vulgariser "sans trahir" est un exercice de haut vol.

En attendant, voici une version plus claire de mon premier post (en images):







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MessageSujet: Re: Vocabulaire de base en physique   Mer 21 Mar 2012, 12:43

Merci Christophe L

Pour ce pensum, qui sera certainement très utile ici en certaines circonstances (spéculations sur la propulsion en autres), et aussi pour donner un sens critique aux lecteurs qui peuvent tomber sur de la pseudo science habillée de son vocabulaire.

Celà dit il ne faut perdre de vue que le niveau moyen des adultes français en science (et dans d'autres matières aussi) est celui du CM2 (j'avais lu çà il y a quelques années mais je pense que c'est toujours vrai). Et les témoins de phénomènes divers sont "pris" au hasard dans la population ...

Je pense qu'il est davantage utile ici de clarifier certaines notions de géométrie dans l'espace ou d'optique et de vulgariser des phénomènes macroscopiques, un peu comme a fait Jean Curconix.

Que celà ne vous décourage surtout pas et je suis très heureux que le forum ai un membre avec une bonne culture scientifique de plus parmi nous.

Cordialement,


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MessageSujet: Re: Vocabulaire de base en physique   Mer 21 Mar 2012, 13:04

Merci christophe
Mais, à mon avis, votre premiers message était suffisant car les formules trop complexes vont décourager ceux qui sont éloignés de la physique
Les connaissances qui se trouvent sur ce forum sont vastes et suffisante pour connaitre et comprendre l'ensemble du phénomène OVNI dans l'état actuel des découvertes
Encore un grand merci pour vos précisions
Cordialement
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ChristopheL
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MessageSujet: Re: Vocabulaire de base en physique   Mer 21 Mar 2012, 16:06

Merci de vos encouragements :)

Voici une version simplifiée et expurgée de mes posts précédents. Pensez-vous qu'elle puisse mieux convenir ?

1) Objet physique: objet (ou ensemble d'objets) défini de manière unique par des quantité mesurables.

Exemple: la température est un objet physique, car on peut la mesurer à l'aide d'un thermomètre. De plus, un thermomètre ne peut mesurer autre chose qu'une température. Donc ce que mesure un thermomètre définit bien la température.

2) Masse: quantité de matière.

Cette quantité de matière est définit par rapport à une masse étalon conservée au pavillon de Breteuil ([url=http%20://fr.wikipedia.org/wiki/Kilogramme]http ://fr.wikipedia.org/wiki/Kilogramme[/url]).

Unité de masse dans le système international (SI): le kilogramme (kg).

3) Corps: objet physique possèdant une masse.

4) Position: localisation d'un objet physique dans l'espace par rapport à un point de référence.

A noter: il n'existe pas de position absolue; le choix du point de référence étant arbitraire.
Pour donner sa position, il faut donner trois nombres, ce qui est appelé une vecteur. En effet, si vous vous trouvez, par exemple, dans un immeuble à Paris, vous devez donner:

-) deux nombres pour les coordonnées géographique: "Je me trouve à 2,2° de longitude Est et 49° de latitude Nord"

-) un nombre donnant l'étage de l'immeuble dans le lequel vous vous trouvez: "Je suis au 3ème étage."

5) Distance: longueur séparant la position de l'objet physique de son point de référence.

A noter: comme la distance dépend du point de référence, celle-ci est également arbitraire.
Par exemple Paris se situe à environ 200 kilomètres de Londres. Mais on peut aussi dire que Paris se situe à 3000 kilomètres de New-York ou encore Paris se situe à approximativement 150 millions de kilomètre du Soleil.

Unité de distance SI: mètre (m).

5) Vitesse: variation de position durant un temps "court".

A noter: la vitesse est un vecteur (donnée de trois nombres), comme la position. Le compteur de "vitesse" d'une voiture ne donne qu'un nombre qui est en réalité "l'intensité" de cette vitesse. Par abus de langage, on désigne la vitesse et "l'intensité" de la vitesse par le même mot.

Unité SI de "l'intensité" de la vitesse: m/s (distance parcourue par unité de temps)

6) Accélération: variation de vitesse durant un temps "court".

A noter: comme la vitesse, l'accélération est un vecteur (donnée de trois nombres); et, comme la vitesse, on désigne par abus de langage "l'intensité" de l'accélération et l'accélération par le même mot.

Unité SI de "l'intensité" de l'accélération: m/s^2.

7) Etat de mouvement: couple constitué par la position et la vitesse. C'est donc la donnée de 6 nombres, 3 pour la position et 3 pour la vitesse.

8) Force: cause qui modifie l'état de mouvement d'un corps physique.

Une force modifie soit la position, soit la vitesse, soit les deux à la fois d'un objet physique.

A noter: une force est également un vecteur (donnée de trois nombres). En effet, quand une force s'applique sur un objet physique pour le déplacer, ce dernier se déplace suivant une direction et un sens donné (ce qui nécessite deux nombres) et plus ou moins rapidement suivant l'intensité de la force appliquée (ce qui nécessite un troisième nombre).

En mécanique classique, la force est donnée par la célèbre formule de Newton. Celle-ci stipule que la force qui s'exerce sur un objet physique est égale à la masse de cet objet multipliée par son accélération.

Prise à l'envers, la formule de Newton stipule que toute masse en accélération subit une force.

Unité SI de "l'intensité" de la force: Newton (N). 1N = 1 kg m/s^2

9) Quantité de mouvement: produit de la masse de l'objet physique considéré par sa vitesse.

A noter: la quantité de mouvement est un vecteur (donnée de trois nombres), comme la position, la vitesse et l'accélération. La quantité de mouvement renseigne sur le fait qu'une masse donnée se déplace à vitesse donnée. Elle donne donc quelle quantité de matière se déplace à quelle vitesse.

Unité SI de "l'intensité" de la quantité de mouvement: kg m/s.

Le point suivant et le plus difficile à comprendre, n'hésitez pas à la relire à tête reposée pour bien le comprendre !

10) Energie: au sens strict (mathématique) du terme, l'énergie est (un ensemble de) fonction(s) associée(s) à une force, d'une manière bien définie (pour les détails mathématiques, voir un de mes post précédents).

l'énergie n'est pas un objet physique car elle n'est pas mesurable. Ce qui est mesurable, c'est l'énergie de l'objet physique PAR RAPPORT à une énergie de référence; qui est arbitraire, tout comme le choix d'un point de référence pour définir la position est arbitraire. Voir l'exemple en fin de ce post.

Unité SI de (la différence) l'énergie: Joule (1J), (1J = 1N m).

11) Interaction: échange de masse(s) et/ou d'énergie(s) entre objets physiques.

12) Réalité: ensemble des objets physiques et de leurs interactions.

19) Univers: ensemble des objets physiques.

EDIT:
20) Force d'inertie: il s'agit d'une force fictive dépendant de l'accélération de l'objet physique par rapport à un observateur. Cette force dépend donc de l'observateur. La force d'inertie n'est donc pas un objet physique, mais un artefact mathématique issu de l'équation de Newton. Ce n'est pas une force réelle.

-------------

Exemple: imaginons qu'une boule de bowling de 1 kg soit lâchée à 1 m au-dessus du sol. La force qui s'exerce sur la boule lâchée est la force gravitée, dont l'intensité est donnée par, grâce à notre ami Newton:

intensité de la force = masse de la boule x accélération de la pesanteur

C'est-à-dire:

F = M g = 1 kg x 9.81 m/s^2 = 9.81 Newton

Quelle est l'énergie de la boule au moment du lâché ? On peut se dire intuitivement que si la boule avait été lâchée de plus haut, elle aurait une énergie supérieure. Donc cette énergie doit dépendre de la hauteur.

De même une boule de masse supérieure doit posséder plus d'énergie. Donc l'énergie dépend de la masse.

Enfin, si la boule était située sur une planète plus massive (comme Jupiter) elle devrait être attirée plus vite vers la planète, ce qui se traduit par une accélération 'g' plus grande. Donc l'énergie dépend de l'accélération de la pesanteur.

En mettant le tout ensemble, on obtient une expression pour l'énergie:

V = M g h.

Remarquons que, comme F = M g, l'énergie que nous venons d'écrire est bien associée à la force gravitationnelle:

V = F h

Donc on a bien une expression pour l'énergie de notre boule de bowling, en quoi n'est-elle pas une quantité physique ?

D'une part, on a l'énergie qui dépend de la force, qui est bien une quantité physique mesurable, grâce à un appareil appelé dynamomètre.

D'autre part, elle dépend également de la hauteur de la boule de bowling. Oui, mais la hauteur par rapport à quoi ? Ici le réflexe est de se dire: par rapport au sol évidemment !

Oui, mais si la boule de bowling avait été lâchée à 1 mètre du sol au-dessus de l'ouverture d'un puit de mine de 99 m ? Son énergie serait toujours la même ? Pourtant entre recevoir sur le pied une boule de bowling qui a fait une chute d'un mètre et la même après une chute de 100 m, c'est loin d'être la même chose !

L'énergie de notre boule de bowling dépend donc d'une référence arbitraire, à savoir la position du sol (à 1 m de la boule ou au fond du puit de mine ?), ce qui permet de définir la hauteur h, qui n'est rien d'autre que la distance séparant le sol de la boule de bowling.

Comme l'énergie dépend d'une référence arbitraire, celle-ci peut prendre des valeurs différentes suivant cette référence:

Si on prend la hauteur h = 1 m (sol à 1 m), on a :

V1 = M g h = 1 kg 9.81 m/s^2 1 = 9,81 Joules.

Si on prend la hauteur h = 100 m (sol = fond du puit à 100 m), on a :

V2 = M g h = 1 kg 9.81 m/s^2 100 = 981 Joules.

Il y a manifestement un problème, car, jusqu'à présent, personne n'a démontré que 9,81 = 981.
Nos calculs ne se font donc pas sur une objet physique.

Comment régler le problème ? Il faut choisir une référence évidemment ! Et pour cette référence, il faut donner une énergie de référence (qui sera arbitraire). Conventionnellement, on choisit une énergie de référence nulle pour une hauteur nulle. C'est intuitivement ce qui est le plus logique à faire: une boule posée au sol ne pouvant tomber plus bas, ne possède pas d'énergie.

On ne calculera plus l'énergie (puisqu'elle n'est pas une quantité physique, elle ne nous intéresse pas; car impossible à mesurer) mais l'énergie par rapport à celle de référence.

Choisissons la hauteur h = 0 comme étant le fond du puit de mine. Une boule posée au fond possède donc, par convention, une énergie potentielle nulle.

Lâchons cette fois-ci deux boules de bowling de même masse à la même hauteur: 100 m PAR RAPPORT au fond du puit, c'est-à-dire 1 m PAR RAPPORT au sol. Une des boules est lâchée dans le puit de mine (boule n°2) et l'autre à côté, sur le sol (boule n°1), voir le schéma ci dessous.

i) Calculons l'énergie libérée dans le pied de l'infortuné mineur par la boule n°2 après 100 m de chute:

V2 = 1 kg 9,81 m/s^2 100 m = 981 J

L'énergie restante est: V2' = 0 J (la boule se situe à 0 m, l'énergie y est nulle par convention).

ii) Calculons maintenant l'énergie libérée dans le pied de (l'un peu plus fortuné, quoique) expérimentateur par la boule n°1 après 1 m de chute:

V1 = 1kg 9,81 m/s^2 1 m = 9,81 J

L'énergie restante est: V1' = 1 kg 9.81 m/s^2 99 m = 971,19 J, car la boule se trouve encore à 99 m de hauteur par rapport à la référence qui est le fond du puit de mine.

Donc, au moment du lâché, la boule n°2 possède une énergie de:

981 J + 0 J = 981 J

et, de même, la boule n°1 une énergie de:

9,81 J + 971,19 J = 981 J.

Nous avons résolu le problème, car personne n'a réussi à démontrer que 981 était différent de 981. On a donc bien un objet physique en fixant une énergie de référence à une position de référence donnée.

Le "prix à payer", est que, avec les conventions prises ci-dessus, la boule de bowling n°1 posée sur le sol, possède encore 971,19 J d'énergie ! Cela peut paraître contre-intuitif, mais c'est comme ça (avec la référence choisie).

Pour ceux que ce résultat rebiffe, je les invite à placer l'énergie de référence au niveau du sol et non plus au fond du puit de mine. Ils retrouveront alors que la boule n°1 posée au sol (après 1 m de chute) aura bien une énergie nulle. Cependant, le "prix à payer" sera que la boule n°2 au fond de son puit de mine aura une énergie négative.

Le concept d'énergie négative n'est pas étranger au monde de la physique. Attention cependant: cette "négativité de l'énergie" est toute relative et dépend de la référence. En changeant de référence on peut très bien se retrouver avec une énergie positive !

Il est donc faux d'affirmer qu'il existe de l'énergie négative (ou positive) en tant que telle. Affirmer cela, c'est affirmer que l'Univers possède un centre ou que les anges ont un sexe (ou pas).

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