Interprétation sémantique de la rotation de la lune sur elle-même

[Sebass]

… ...Est-ce que tu considères alors que la voiture pivote sur elle-même ?

Je ne "considère" pas que la voiture pivote sur elle même, elle pivote réellement sur elle même, relativement à moi.

J'ai exposé le "problème" de la voiture à cette même personne, et sa réponse est différente de la tienne:

No. What I see is not really relevant. All I care about is whether or not the car's orientation changes. It doesn't. The front of the car is always pointing west. My movement doesn't change that. If I were to measure the velocity of several different points on that car relative to my own frame, they would all be exactly the same. This is really the key to rotation. If you have a rigid body and two or more points on that body have different velocities relative to any single inertial reference frame, then that rigid body must be rotating. It's really that simple. In this case, all those points on the car would have the same velocity = not rotating.

Je vois 3 scénarios possibles pour cette différence entre vos 2 réponses:

1- Il a tout faux, il est dans le champs, son argumentation est invalide
2- Tu as tout faux, tu es dans le champs, ton argumentation est invalide
3- En plus d'avoir à choisir le bon référentiel pour l'observation d'un système, on doit définir la méthode d'observation elle-même.

Franchement je ne sais pas trop ce que la deuxième partie de mon point 3 veut dire, haha !
Ça existe des méthodes d'obsevation ?
Méthode Newtonienne, Einsteinienne, Euclidienne ?

[Sebass]

En lien avec ça, tu peux lire la page wikipédia sur le Principe de Mach. C'est assez surprenant comme conjecture, et pourtant difficile à infirmer.

Une lecture très intéressante, merci !

https://fr.wikipedia.org/wiki/Principe_de_Mach


*Edit
Ah, tiens, une autre lecture intéressante !

...le tétralemme...

https://fr.wikipedia.org/wiki/T%C3%A9tralemme


Coudonc, je vais p't'être bien me coucher moins niaiseux !

[Christian]

J'ai fait un petit dessin.

Rotation synchrone Lune.pdf

[Dany]

Imagine you have a long rod, and you hold that rod out as you spin around. The entire system will have an axis of rotation centered on you. Your error is assuming that this is the only axis of rotation. If you take any arbitrary length of that rod, it will have an axis of rotation of its own. In fact, if you had some way to instantaneously break that rod into several pieces, each piece would continue rotating on its own individual axis of rotation - maintaining the angular momentum. It doesn't gain that momentum. It always had it.

All right. But in this case, it must be specified that this is the case where the observer is on Earth, he is part of the system. If you have a balloon (the moon) attached to the end of your rod (like Pepejul)), it will not rotate on itself. According to your point of view, it will seem fixed.
Also notes that his complete argument is (on the contrary) based on observation from a point of view outside the system. From the outside, the Moon is turning, we know that. But the conceptual problem comes if we mix the two points of view.

No. What I see is not really relevant. All I care about is whether or not the car's orientation changes. It doesn't. The front of the car is always pointing west. My movement doesn't change that. ... ...

Oui. La différence, c'est que mon approche est relativiste, pas la sienne. Quand il dit que l'avant de la voiture pointe toujours vers l'ouest, il prend le Terre comme référence ultime... et dans l'Univers, il n'y a pas d'ouest. Ce qu'il dit n'est évidemment pas faux, mais ça ne résoudra pas ton problème de mélange de points de vue. Et ce problème conceptuel est lié à la relativité des mouvements.

[Sebass]

...La différence, c'est que mon approche est relativiste, pas la sienne....

Son approche a-t-elle un nom ?

If you take any arbitrary length of that rod, it will have an axis of rotation of its own. In fact, if you had some way to instantaneously break that rod into several pieces, each piece would continue rotating on its own individual axis of rotation - maintaining the angular momentum. It doesn't gain that momentum. It always had it.

No. What I see is not really relevant. All I care about is whether or not the car's orientation changes. It doesn't. The front of the car is always pointing west. My movement doesn't change that. ... ...

Ce que j'expliquais en citant mon "Cool Youtube dude", c'est qu'avec son exemple de la tige brisée, j'ai mieux compris la rotation "physique" de chaque partie de la tige.
Disons que l'on considère les étoiles lointaines comme référentiel, chaque bout de cette tige a un moment cinétique (angular momentum) qui lui est propre et qui lui permettra de tourner sur lui-même après avoir été détaché du reste de la tige.
Comme si la Terre disparaîssait d'un coup sec et que la Lune était libérée de sa gravité, cette dernière (la Lune) partirait en ligne droite et ferait un tour complet sur elle-même en 27.3 jours.

Tu avais dit pas mal la même chose pas longtemps avant, il manquait juste la partie qui dit "angular momentum" pour que mes lumières s'allument:

Par exemple, la tasse simplement posée fixe sur le plateau ne tourne pas sur elle même par rapport au plateau et pourtant, si le couple est placé dans le vide spatial et que le plateau se volatilise instantanément, on verra la tasse tourner sur elle même.

Probablement aussi que le fait de "briser" la tige m'a aidé, parce que j'ai interprété ton "volatilise" comme "devient invisible".
Un peu comme si la Terre devenait invisible mais qu'elle maintenait son influence gravitationnelle sur la Lune.



Maintenant, si on fait le même exercice avec la voiture...
On prend les étoiles lointaines comme référentiel fixe, et on fait disparaître la Terre, la route, le viaduc, le piéton.
La voiture n'a pas de moment cinétique qui lui permet de rester en rotation, contrairement à la Lune, la tasse et le bout de tige.
Il y a donc une différence fondamentale entre ces deux exemples, non ?
Dans les deux cas, les étoiles lointaines (supposons qu'elles sont "fixes") servent de référentiel, donc le référentiel n'est pas en cause...

Oh merde !
Si les étoiles sont le référentiel, la voiture n'a jamais eu de rotation (Bien sûr, en excluant la rotation de la Terre sur elle-même)
Mais alors ça soulève un autre problème.
Dans l'approche relativiste du mouvement, on peut déplacer le référentiel comme bon nous semble pour faire apparaître une rotation dans un système, mais ça ne changera pas le moment cinétique de l'objet observé...

[Denis]

Salut Sebass,

Tu dis :

si la Terre disparaîssait d'un coup sec et que la Lune était libérée de sa gravité, cette dernière (la Lune) partirait en ligne droite et ferait un tour complet sur elle-même en 27.3 jours

Pas tout à fait.

Ça va pour le tour en 27.3 jours, mais ça va moins pour la ligne droite.

La Lune se trouverait en orbite autour du Soleil, et la forme de cette orbite dépendrait de la phase dans laquelle se trouvait la Lune quand la Terre (par magie?) a disparu.

Si la Lune était pleine, elle sera lancée sur une longue orbite elliptique (de 410 jours) qui l'amènerait jusqu'à 1.159 UA du Soleil. Mars est à 1.524 UA.

Si la Lune était nouvelle, sa nouvelle orbite ne prendrait que 329 jours et l'amènerait à 0.867 UA du Soleil. Vénus est à 0.723.

Mais si on tient à être plus réaliste, il faut essayer d'éclaircir le bout "par magie". Si la Terre est dématérialisée, ça fournit 6x1024 kg de E=mc2, et je ne donne pas cher du Système Solaire.

Denis

[Sebass]

Salut Sebass,

Tu dis :

si la Terre disparaîssait d'un coup sec et que la Lune était libérée de sa gravité, cette dernière (la Lune) partirait en ligne droite et ferait un tour complet sur elle-même en 27.3 jours

Pas tout à fait.

Ça va pour le tour en 27.3 jours, mais ça va moins pour la ligne droite.

La Lune se trouverait en orbite autour du Soleil, et la forme de cette orbite dépendrait de la phase dans laquelle se trouvait la Lune quand la Terre (par magie?) a disparu.

Si la Lune était pleine, elle sera lancée sur une longue orbite elliptique (de 410 jours) qui l'amènerait jusqu'à 1.159 UA du Soleil. Mars est à 1.524 UA.

Si la Lune était nouvelle, sa nouvelle orbite ne prendrait que 329 jours et l'amènerait à 0.867 UA du Soleil. Vénus est à 0.723.

Mais si on tient à être plus réaliste, il faut essayer d'éclaircir le bout "par magie". Si la Terre est dématérialisée, ça fournit 6x1024 kg de E=mc2, et je ne donne pas cher du Système Solaire.

Denis

Je m'efforce d'emplir mes descriptions de clarté et de limpidité.
Je n'utilise pas souvent les expressions "cette dernière" ou "celui-ci", mais j'introduis plutôt deux ou trois fois le même mot dans la phrase pour éviter la confusion.
Mon exemple de la Terre qui disparaît est un exercice de pensée, pas un calcul rigoureux nécessitant une précision à 842 décimales avec un degré d'incertitude de 0.00000000000000000000001%
Alors comme je voudrais bien que la Lune parte en ligne droite, je vais magiquement dématérialiser non seulement la Terre, mais le système solaire au complet.
Et tiens, pourquoi pas la voie lactée !
Andromède, matière noire, énergie noire ? Gone !
L'inclinaison de l'orbite de la Lune par rapport au plan de l'écliptique, l'inclinaison de l'axe de la Lune par rapport à son plan orbital, la température moyenne de surface de la Lune, l'albédo de la Lune, les différentes librations de la Lune, l'activité sismique de la Lune... on les oublie, d'accord ?

[thewild]

La voiture n'a pas de moment cinétique qui lui permet de rester en rotation, contrairement à la Lune, la tasse et le bout de tige.
Il y a donc une différence fondamentale entre ces deux exemples, non ?

Absolument. La rotation n'est que partiellement relative au référentiel, il y a a priori une rotation absolue (d'où l'intérêt au minimum intellectuel du principe de Mach).
Si tu tournes autour d'un corps tu peux considérer que celui-ci tourne, mais cette rotation est relative à ta position. Si tu veux savoir s'il tourne réellement ou si c'est uniquement un effet relatif à ton mouvement par rapport à lui, tu peux mettre dessus un corps déformable (ou mieux, un gyrolaser). Si le corps s'étire par effet de la force centrifuge (qui n'est pas une force mais la manifestation de l'inertie) alors il tourne "réellement", c'est à dire qu'il tourne sur lui-même et pas uniquement relativement à toi.
Avec un gyrolaser (exemple concret d'application de la relativité générale) c'est encore mieux car on utilise de la lumière.

[tecnic]

Ça va pour le tour en 27.3 jours, mais ça va moins pour la ligne droite.

La Lune se trouverait en orbite autour du Soleil, et la forme de cette orbite dépendrait de la phase dans laquelle se trouvait la Lune quand la Terre (par magie?) a disparu.

Bonjour. Si on veut pinailler , le tour en 27,3 jours ne durera "qu'un certain temps" . La Lune ne possédant pas une masse homogène ,les mascons je crois, elle finira par s'orienter du même côté vers le soleil en reproduisant l'image que l'on en a actuellement sur Terre . Tant qu' à enfiler les diptères autant aller jusqu'au bout....

[Dany]

Oh merde !
Si les étoiles sont le référentiel, la voiture n'a jamais eu de rotation (Bien sûr, en excluant la rotation de la Terre sur elle-même)
Mais alors ça soulève un autre problème.
Dans l'approche relativiste du mouvement, on peut déplacer le référentiel comme bon nous semble pour faire apparaître une rotation dans un système, mais ça ne changera pas le moment cinétique de l'objet observé...

Effectivement. Concernant le mouvement inertiel des objets tournant sur eux mêmes, faut-il relativiser la relativité ? Il y aurait bien finalement un référentiel privilégié, absolu ? (voilà qui va faire plaisir à Richard)
thewild a raison de citer le principe de Mach. C'est plutôt confusant et mystérieux. Tellement mystérieux qu'on ne trouve pas grand-chose comme didacticiels sur le sujet et les discussions sont animées sur Futura-Sciences ou Wiki :
http://physiquereussite.fr/principe-de-mach/
https://fr.wikipedia.org/wiki/Discussio ... pe_de_Mach
http://michelcolomban.e-monsite.com/med ... e-mach.pdf

[LoutredeMer]

Bonsoir . C'est tout simplement du à l'inertie de la masse d'eau qui ne suit pas la rotation du verre !

Ok, j'ai compris. Merci.

Et il faudrait que la vitesse de rotation soit bien plus grande, ce qui génèrerait une force centrifuge entraînant l'eau et mon bout de papier.

[thewild]

Et il faudrait que la vitesse de rotation soit bien plus grande, ce qui génèrerait une force centrifuge entraînant l'eau et mon bout de papier.

C'est la friction entre l'eau et la paroi du verre qui entrainerait une partie de la masse d'eau, il n'est pas question de force centrifuge ici.
Si tu tournes le verre plus vite ou plus longtemps, l'eau finira par tourner à la même vitesse que le verre en effet.

[Dany]

Bonsoir . C'est tout simplement du à l'inertie de la masse d'eau qui ne suit pas la rotation du verre !

Ok, j'ai compris. Merci.

Et il faudrait que la vitesse de rotation soit bien plus grande, ce qui génèrerait une force centrifuge entraînant l'eau et mon bout de papier.

Pas nécessairement une vitesse plus grande, mais une action plus longue. La rotation du verre va générer des forces de frottement qui vont entrainer de plus en plus de molécules d'eau dans le mouvement.
(doublon avec thewild)

[LoutredeMer]

@ Thewild et Dany

Ah, ok. Je pensais en effet à ce frottement mais je ne savais pas quoi en faire.

[thewild]

Concernant le mouvement inertiel des objets tournant sur eux mêmes, faut-il relativiser la relativité ? Il y aurait bien finalement un référentiel privilégié, absolu ?

En fait, pas vraiment.
Soit l'objet qui tourne est ponctuel, mais alors peut-on vraiment parler de rotation ? Il y a un éventuel moment cinétique, mais pas vraiment de rotation.
Soit l'objet n'est pas ponctuel, et alors la rotation peut être simplement considérée comme la dynamique de solides en MRU mais liés entre eux. Si on reprend l'exemple de la barre qui tourne sur elle même, ou encore plus simple de deux boules reliées par un file et tournant autour de leur centre de masse, on comprend facilement que la rotation est en fait la dynamique de deux solides allant en MRU dans des directions parallèles et en sens opposé, mais reliés par un lien indéformable. Ils ont une vitesse relative l'un par rapport à l'autre, et donc à partir du moment ou le solide considéré n'est pas ponctuel il y a inévitablement un référentiel qui permet de dire que le solide n'est pas fixe.
Quel que soit le référentiel galiléen dans lequel je me place pour les observer, je peux faire la différences entre deux solides en MRU l'un par rapport à l'autre et deux solides fixes l'un par rapport à l'autre. Ou, dit autrement, si deux solides sont en MRU l'un part rapport à l'autre dans un référentiel galiléen, je ne pourrai pas trouver de référentiel galiléen dans lequel ils sont fixes l'un par rapport à l'autre.

Bon, je me rends compte que je n'ai pas été très clair, mais j'espère que vous saisissez l'idée quand même...

[Jean-Francois]

Si tu tournes le verre plus vite ou plus longtemps, l'eau finira par tourner à la même vitesse que le verre en effet

C'est le principe qui fait que lorsqu'on est soumis a un mouvement constant de rotation sur soi alors qu'on a les yeux fermés, on finit par perdre la perception de ce mouvement*. Cela parce que l'endolymphe, le liquide qui remplit les canaux semicirculaires du labyrinthe vestibulaire, se met à tourner à la même vitesse que le crâne donc à la même vitesse que les crêtes ampullaires. Ces dernières sont les organes responsables de la sensation de l'accélération angulaire du crâne (en d'autres termes: elles ressentent les mouvements de roulis, de tangage et de palier). Lorsque le liquide et les crêtes tournent à la même vitesse, cela annule la stimulation des cellules sensorielles qui se trouvent sur les crêtes.

Donc, lorsqu'on tourne sur soi à vitesse constante notre système vestibulaire finit par ne plus ressentir ce mouvement. Et si le mouvement s'arrête brusquement, on perçoit ça comme une mise en mouvement en direction contraire. Cela parce que le liquide continue à tourner alors que les crêtes s'immobilisent mais le liquide imprime un mouvement qui est en direction opposée (du point de vue des crêtes) à celui qu'il avait lors de la mise en rotation initiale.

Schématiquement, dans le cas d'un mouvement de palier correspondant à tourner la tête vers la droite:
Début de rotation horaire (vu de dessus du crâne): crête -> horaire, endolymphe -> équivalent à anti-horaire ("équivalent à" parce qu'en fait le liquide n'est pas en mouvement);
État stable: crêtes -> horaire, endolymphe -> horaire;
Arrêt: crêtes -> équivalent à "anti-horaire" (même principe que précédemment), endolymphe -> horaire (pendant un moment).

Jean-François

* Cette "omission" est rarement complète, à moins de masquer l'activité d'autres sens (vision, proprioception, toucher), ce qui est difficilement le cas hors laboratoire.

[thewild]

canaux semicirculaires du labyrinthe vestibulaire

C'est quand même bien fichu ce machin, un mini gyroscope !
Bon, il y a encore de la place pour améliorer le système et remplacer le liquide par un laser et avoir un groscope parfait !

[LoutredeMer]

Donc, lorsqu'on tourne sur soi à vitesse constante notre système vestibulaire finit par ne plus ressentir ce mouvement. Et si le mouvement s'arrête brusquement, on perçoit ça comme une mise en mouvement en direction contraire. Cela parce que le liquide continue à tourner alors que les crêtes s'immobilisent mais le liquide imprime un mouvement qui est en direction opposée (du point de vue des crêtes) à celui qu'il avait lors de la mise en rotation initiale.

Et à ce stade, on reste debout ou on se casse la figure ?

J'aimerais bien que quelqu'un me présente le processus (du verre et de l'eau) avec des équations et formules simples et compréhensibles (j'ai cherché mais je ne trouve que des choses très compliquées et mes 16 ans sont loin...). Des équations impliquant donc la masse inertielle, la vitesse, le frottement, le temps et les forces en action (en se bornant aux référentiels galiléen et newtonien).

[Jean-Francois]

Et à ce stade, on reste debout ou on se casse la figure ?

Vaut mieux être assis: un mouvement brusque de la tête (même apparent) peut causer une perte d'équilibre.

--------

C'est quand même bien fichu ce machin, un mini gyroscope !

Pour du biologique, qui se "construit" sans ingénieur, c'est vraiment pas mal (et suffisamment efficace pour que le principe s'observe autant chez les vertébrés que chez de nombreux invertébrés). Pour le laser, c'est difficile à faire évoluer. À "preuve": aucun animal connu n'envoie de laser pour chasser

Jean-François

[Pepejul]

Si je reprends mon exemple du gros barbu chauve qui fait tourner un ballon.... si je lâche la corde...le ballon partira en ligne droite sans tourner sur lui-même. De même qu'il n'y a pas (à mon avis mais je me trompe peut être) de force centrifuge à la surface de la Lune liée à sa rotation...

Ca n'entre pas en ligne de compte pour la définition de "ça tourne" ?

[Christian]

Si je reprends mon exemple du gros barbu chauve qui fait tourner un ballon.... si je lâche la corde...le ballon partira en ligne droite sans tourner sur lui-même. De même qu'il n'y a pas (à mon avis mais je me trompe peut être) de force centrifuge à la surface de la Lune liée à sa rotation...

Ca n'entre pas en ligne de compte pour la définition de "ça tourne" ?

Je n'aime pas l'analogie de la corde. Elle suppose un lien physique entre LA SURFACE de la Lune et LA SURFACE de la Terre. En réalité, le lien est entre les deux CENTRES DE MASSE. À ce moment (sans jeu de mots), si la Lune est en rotation sur elle-même et que tu lâches la corde reliant les deux CENTRES de MASSE, la Lune partira en ligne droite en rotation sur elle-même.

[Sebass]

.... si je lâche la corde...le ballon partira en ligne droite sans tourner sur lui-même.

Depuis hier que je rêve de reproduire cette expérience "dans la vraie vie".
Je vais réfléchir à une manière la plus simple possible qui permet aussi de filmer.
Pour l'instant je vais essayer de trouver si y'a pas déjà quelqu'un qui a mis qqch de similaire sur Youtube.

Mais je crois que tu te trompes, le ballon partira en ligne droite ET tournera sur lui-même.
(Ça aiderait beaucoup que la corde ne soit plus attachée au ballon)
(Pour les puristes, disons "presque" en ligne droite)

[thewild]

Si je reprends mon exemple du gros barbu chauve qui fait tourner un ballon.... si je lâche la corde...le ballon partira en ligne droite sans tourner sur lui-même.

Si, normalement il tournera sur lui-même.

De même qu'il n'y a pas (à mon avis mais je me trompe peut être) de force centrifuge à la surface de la Lune liée à sa rotation...

Si, bien sûr. Pourquoi il n'y en aurait pas ? Il y en a à la surface de la Terre aussi, c'est entre autre pour ça qu'on lance les fusées près de l'équateur.

J'aimerais bien que quelqu'un me présente le processus (du verre et de l'eau) avec des équations et formules simples et compréhensibles

C'est quand même un peu compliqué, je ne vois pas trop comment l'expliquer plus simplement.

[LoutredeMer]

J'aimerais bien que quelqu'un me présente le processus (du verre et de l'eau) avec des équations et formules simples et compréhensibles

C'est quand même un peu compliqué, je ne vois pas trop comment l'expliquer plus simplement.

D'accord, pas de problème. J'ai compris le principe.

[Dany]

Si je reprends mon exemple du gros barbu chauve qui fait tourner un ballon.... si je lâche la corde...le ballon partira en ligne droite sans tourner sur lui-même. ...

D'accord avec tout le monde. Si tu tournes vers la droite et que tu lâches ton ballon, il va tourner, sur lui même, aussi vers la droite. Mais la pression de l'air sur le côté du ballon exposé va ralentir et peut être empêcher la rotation.