Prsentation PowerPoint

LespaceLundi 6 janvier 2014

LespaceUne notion abstraite enracine dans le concretApproche mathmatiqueEspace euclidien ouUn repre, des coordonnes des distancesApproche plus physiqueCadre dans lequel voluent les objets2

Lespace

Lespace

xyz1OUn objet seul dans lespace ne permet pas une description physique:O est-il?Se dplace-t-il?Ds quon a deux points on peut parler de mouvement relatifLe problme peut se dcrire alors en terme de coordonnes mathmatiques, de distances, de vitesses.On voit apparatre la question du choix du rfrentielY-a-t-il un rfrentiel absolu?4

Lespace

Le problme est le mme: la question ne vient pas du vide5

LespaceQuelques questions rcurrentes:Lespace entre les points matriels peut-il tre vide?Trouver le rfrentiel absoluComment peut-on mesurer les distances dans lespace?

LespaceLa physique la fin du XIXme sicle:

La mcanique est reineTout est connu depuis Newton ( 1687)Le-Verrier calcule la position de Neptune Dcouverte et observe en 1846

La connaissance de lunivers sarrte la Voie lacte et on observe quelques nbuleuses

LespaceDeux domaines ont fait leur apparition:La thermodynamique (Carnot 1824)Llectromagntisme (Maxwell 1864)Les ondes lectromagntiques mises en vidence par Hertz (1886)

Deux problmesRayonnement du corps noirVitesse de la lumire dans le vide

LespaceLa vitesse de la lumire dans le vide est donne par la thorie de Maxwell:C 300 000 km/s

La lumire peut-elle se propager dans le vide?

Existe-t-il un rfrentiel privilgi dans lequel la vitesse de la lumire est C ?

LespaceLa question du vide

Exprience de Torricelli (1644)mercureZone apparemment vide76 cmPression atmosphriqueInterprtation par PascalExprience sur lePuy de Dme (1648)

LespaceLe vide aujourdhui:On retire tous les gaz avec des pompesPression ambiante: Vide pouss: Espace interstellaire:

LespaceRfrentiel privilgi ?

Principe de relativit

dans un navire, aucune exprience de mcanique ne permet de distinguer lorsque le navire est immobile au port de lorsqu'il est en mouvement rectiligne uniforme.

Principe de relativit de GalileLes lois physiques de la mcanique sont identiques pour tous les rfrentiels galilens

Mais pas les mouvements qui en rsultent.

12

LespaceLois de NewtonIl existe une famille de rfrentiels, dits galilens ou inertiels, dans lesquels tout point matriel isol est soit au repos, soit anim dun mouvement rectiligne et uniforme. Dans un rfrentiel galilen:

Pour deux corps A et B en interaction, les forces exerces par A sur B et B sur A, sont telles que et colinaires

Lespace

Lespace

LespaceMxxOO

Changement de rfrentiel galilen

LespaceChangement de rfrentiel galilen

O

Lespace

O

Lespace

LespaceSource

D

Exprience de Michelson et Morley (1887)

LespaceSource

D

Exprience de Michelson et Morley (1887)

Lespace

LespaceConclusion de lexprience:On ne peut pas mettre en vidence le mouvement de la Terre par rapport ltherLelectromagntisme ne permet pas de construire un rfrentiel absolu23

LespaceUne avance majeure !Einstein 1905Thorie de la relativit restreinte

Principe de relativit:toutes les lois physiques ont la mme expression dans tout rfrentiel galilenLa vitesse de la lumire dans le vide est identique dans tous les rfrentiels

LespaceMxxOO

Changement de rfrentiel galilen en relativit

LespaceConsquences :Dilatation des duresContraction des longueurs

Lespace

Voiture larrt

Lespace

Voiture en mouvement rapideVue du solVue de la voiture

LespaceLes distances dans lespaceDistances sur Terre connue depuis lantiquitEstimation des distances dans le systme solaire au XVIIme

LespaceDistance des toiles par la parallaxe

Lespace

Etoiles plus lointaines ?Il est difficile dvaluer les distances partir des sources lumineuses.Si on connait leur luminosit et la luminosit perue (plus faible cause de lloignement) on peut en dduire la distance31

LespaceUtilisation de chandelles standardtoiles cphides

Un line tabli entre leur luminosit (puissance mise) et la priode des oscillations de leur luminosit.On mesure la priode de variation de la luminosit, on en dduit la puissance mise.Une fois dtermine la puissance mise par ltoile et la puissance reue sur Terre, on peut en dduire leur distance32

LespaceEdwin Hubble (1889-1953)

Un nouveau tlescope en 1917:Mont Wilson

Lespace

Dcouverte dune toile cphede dans la galaxie dAndromde.Mesure de la distance des toiles dAndromde34

Lespace

100 milliards dtoiles900 000 annes lumires9 fois la distance des toiles les plus lointaines de la Voie lacteCaractristiques obtenues pour Andromde.La distance est sous-value (aujourdhui estime 2,5 millions dannes lumire)35

LespaceAujourdhui

100 milliards de galaxies,chacune de 100 milliards dtoiles

LespaceEffet Doppler

Dcalage de frquence Doppler qui permet de mesure la vitesse (radiale) des toiles par rapport la Terre.37

Lespace24 mesures faites par Hubble en 1929

Une loi linaire relie vitesse et distance lorigine de la loi de Hubble38

LespaceIl y a expansion de lUniversLa vitesse dloignement des galaxies est proportionnelle leur distance

H constante de Hubble:

OMD

(1 pc = 3,26 anne lumire)

Lespace

OOM

Lexpansion de lunivers ne fait pas apparatre un centre (un point absolu) contrairement ce quon peut penser en voyant que les galaxies sloignent de nous.40

Lespace

Le Big Bang nest pas une explosion dans lespace, mais une explosion de lespace

Lespace

Lespace

Ide dun horizon43

LespaceRetour vers le pass

LespaceBig Bang il y a 13,7 milliards dannesLes thories actuelles ne le dfinissent pas comme origine

LespaceRetour vers le futurVision fin XX meExpansion infinie ou Big Crunch ?

LespaceMatire noire

Exprience EDELWEISS Modane (CEA)

LespaceDernire nouvelle !Lexpansion est acclre

Dcouverte de 1998, prix Nobel 2011 Saul PERLMUTTER, Adam RIESS et Brian SCHMIDT

Lespace

LespacePour conclureEspace et temps sont dans un bateau

Le mtre en 1796

Lespace

Lespace1983La confrence gnrale des poids et mesures Fixe la vitesse de la lumire.Le mtre est la distance parcourue par la lumire en 1/299792458 de secondeSourceDOn mesure tOn en dduit la distance:

Lespace

Lespace

Merci de votre attention

Lespace