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Relativité galiléenne
Ce qui a conduit à rejeter le référentiel terrestre comme référentiel galiléen est la non
prise en compte de la rotation de la Terre. L’idée naturelle est alors de considérer
le référentiel géocentrique dont l’origine est le centre de la Terre et dont les axes ont
des directions fixes (qui sont celles du référentiel de Copernic défini ultérieurement).
Dans ce référentiel, les problèmes liés à la rotation de la Terre disparaissent et on
obtient une description correcte de la déviation vers l’est lors de la chute libre d’un
point matériel et du mouvement du pendule de Foucault par exemple.
Mais, lorsqu’on étudie le phénomène des marées, on constate un écart entre la prédiction obtenue à partir des lois de Newton et les observations réelles. En effet, en
utilisant le référentiel géocentrique, on a oublié de tenir compte du fait que la Terre
tourne autour du Soleil. L’origine du référentiel géocentrique n’a pas un mouvement
de translation uniforme, mais présente un mouvement accéléré par rapport au référentiel de Copernic dont l’origine est confondue avec le centre de masse du système solaire
et dont les axes dirigés vers trois étoiles fixes très éloignées.
Un référentiel aux propriétés très proches du référentiel de Copernic est le référentiel
de Kepler dont l’origine est le centre du Soleil au lieu d’être le centre de masse du
système solaire.
Les référentiels de Copernic ou de Kepler sont-ils galiléens ? En toute rigueur, la
réponse est négative. En effet, le système solaire appartient à une galaxie, la Voie
Lactée, et est soumis à l’attraction gravitationnelle des autres étoiles de la Galaxie. Le
Soleil subit donc une accélération par rapport à un référentiel dont le centre serait le
centre de gravité de la galaxie. On pourrait alors se dire que ce référentiel est galiléen,
mais ce serait oublier que la Voie Lactée n’est qu’une galaxie au milieu d’un amas
de galaxies et qu’elle subit par conséquent un mouvement accéléré par rapport à un
référentiel centré sur l’ensemble des galaxies. On peut continuer ainsi le raisonnement
longtemps sans pouvoir proposer un référentiel qui serait LE référentiel galiléen.
Il s’avère donc impossible de mettre en évidence un référentiel rigoureusement galiléen. On pourrait alors se dire que les lois de Newton sont des principes non recevables et chercher d’autres principes pour expliquer les phénomènes mécaniques. En
fait, il n’en est rien et cela donne toute sa force au principe d’inertie. En effet, pour
pouvoir considérer qu’un référentiel est en première approximation galiléen, il suffit
de vérifier que les lois de Newton permettent d’interpréter correctement le comportement des points matériels étudiés. Ainsi, pour reprendre les exemples précédents,
on pourra considérer le référentiel terrestre comme galiléen pour la chute d’un objet
tant que la déviation vers l’est pourra être négligée. De même, la déviation vers l’est
ou le comportement du pendule de Foucault pourront être traités dans le référentiel
géocentrique considéré comme galiléen avec une bonne approximation. Quant au
phénomène des marées, l’approximation sera le plus souvent satisfaisante en considérant que le référentiel de Copernic est galiléen.
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Relativité galiléenne
Ce qui a conduit à rejeter le référentiel terrestre comme référentiel galiléen est la non
prise en compte de la rotation de la Terre. L’idée naturelle est alors de considérer
le référentiel géocentrique dont l’origine est le centre de la Terre et dont les axes ont
des directions fixes (qui sont celles du référentiel de Copernic défini ultérieurement).
Dans ce référentiel, les problèmes liés à la rotation de la Terre disparaissent et on
obtient une description correcte de la déviation vers l’est lors de la chute libre d’un
point matériel et du mouvement du pendule de Foucault par exemple.
Mais, lorsqu’on étudie le phénomène des marées, on constate un écart entre la prédiction obtenue à partir des lois de Newton et les observations réelles. En effet, en
utilisant le référentiel géocentrique, on a oublié de tenir compte du fait que la Terre
tourne autour du Soleil. L’origine du référentiel géocentrique n’a pas un mouvement
de translation uniforme, mais présente un mouvement accéléré par rapport au référentiel de Copernic dont l’origine est confondue avec le centre de masse du système solaire
et dont les axes dirigés vers trois étoiles fixes très éloignées.
Un référentiel aux propriétés très proches du référentiel de Copernic est le référentiel
de Kepler dont l’origine est le centre du Soleil au lieu d’être le centre de masse du
système solaire.
Les référentiels de Copernic ou de Kepler sont-ils galiléens ? En toute rigueur, la
réponse est négative. En effet, le système solaire appartient à une galaxie, la Voie
Lactée, et est soumis à l’attraction gravitationnelle des autres étoiles de la Galaxie. Le
Soleil subit donc une accélération par rapport à un référentiel dont le centre serait le
centre de gravité de la galaxie. On pourrait alors se dire que ce référentiel est galiléen,
mais ce serait oublier que la Voie Lactée n’est qu’une galaxie au milieu d’un amas
de galaxies et qu’elle subit par conséquent un mouvement accéléré par rapport à un
référentiel centré sur l’ensemble des galaxies. On peut continuer ainsi le raisonnement
longtemps sans pouvoir proposer un référentiel qui serait LE référentiel galiléen.
Il s’avère donc impossible de mettre en évidence un référentiel rigoureusement galiléen. On pourrait alors se dire que les lois de Newton sont des principes non recevables et chercher d’autres principes pour expliquer les phénomènes mécaniques. En
fait, il n’en est rien et cela donne toute sa force au principe d’inertie. En effet, pour
pouvoir considérer qu’un référentiel est en première approximation galiléen, il suffit
de vérifier que les lois de Newton permettent d’interpréter correctement le comportement des points matériels étudiés. Ainsi, pour reprendre les exemples précédents,
on pourra considérer le référentiel terrestre comme galiléen pour la chute d’un objet
tant que la déviation vers l’est pourra être négligée. De même, la déviation vers l’est
ou le comportement du pendule de Foucault pourront être traités dans le référentiel
géocentrique considéré comme galiléen avec une bonne approximation. Quant au
phénomène des marées, l’approximation sera le plus souvent satisfaisante en considérant que le référentiel de Copernic est galiléen.
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