L’espace Lundi 6 janvier 2014. L’espace Une notion abstraite enracinée dans le concret Approche mathématique Espace euclidien ou… Un repère, des coordonnées.

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1 L’espace Lundi 6 janvier 2014

2 L’espace Une notion abstraite enracinée dans le concret Approche mathématique Espace euclidien ou… Un repère, des coordonnées des distances Approche plus physique Cadre dans lequel évoluent les objets

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4 x y z 1 O

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6 Quelques questions récurrentes: L’espace entre les points matériels peut-il être vide? Trouver le référentiel « absolu » Comment peut-on mesurer les distances dans l’espace?

7 L’espace La physique à la fin du XIXème siècle: La mécanique est reine Tout est connu depuis Newton ( 1687) Le-Verrier calcule la position de Neptune Découverte et observée en 1846 La connaissance de l’univers s’arrête à la Voie lactée et on observe quelques nébuleuses

8 L’espace Deux domaines ont fait leur apparition: La thermodynamique (Carnot 1824) L’électromagnétisme (Maxwell 1864) Les ondes électromagnétiques mises en évidence par Hertz (1886) Deux « problèmes » Rayonnement du corps noir Vitesse de la lumière dans le vide

9 L’espace La vitesse de la lumière dans le vide est donnée par la théorie de Maxwell: C ≈ 300 000 km/s  La lumière peut-elle se propager dans le vide?  Existe-t-il un référentiel privilégié dans lequel la vitesse de la lumière est C ?

10 L’espace La question du vide Expérience de Torricelli (1644) mercure Zone apparemment vide 76 cm Pression atmosphérique Interprétation par Pascal Expérience sur le Puy de Dôme (1648)

11 L’espace Le vide aujourd’hui: On retire tous les gaz avec des pompes Pression ambiante: Vide poussé: Espace interstellaire:

12 L’espace Référentiel privilégié ? Principe de relativité dans un navire, aucune expérience de mécanique ne permet de distinguer lorsque le navire est immobile au port de lorsqu'il est en mouvement rectiligne uniforme. Principe de relativité de Galilée Les lois physiques de la mécanique sont identiques pour tous les référentiels galiléens

13 L’espace Lois de Newton 1)Il existe une famille de référentiels, dits galiléens ou inertiels, dans lesquels tout point matériel isolé est soit au repos, soit animé d’un mouvement rectiligne et uniforme. 2) Dans un référentiel galiléen: 3)Pour deux corps A et B en interaction, les forces exercées par A sur B et B sur A, sont telles que et colinéaires à

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16 M x’ x O O’ Changement de référentiel galiléen

17 L’espace Changement de référentiel galiléen O

18 L’espace O

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20 Source D Expérience de Michelson et Morley (1887)

21 L’espace Source D Expérience de Michelson et Morley (1887)

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23 Conclusion de l’expérience: On ne peut pas mettre en évidence le mouvement de la Terre par rapport à l’éther

24 L’espace Une avancée majeure ! Einstein 1905 Théorie de la relativité restreinte Principe de relativité: toutes les lois physiques ont la même expression dans tout référentiel galiléen La vitesse de la lumière dans le vide est identique dans tous les référentiels

25 L’espace M x’ x O O’ Changement de référentiel galiléen en relativité

26 L’espace Conséquences : Dilatation des durées Contraction des longueurs

27 L’espace Voiture à l’arrêt

28 L’espace Voiture en mouvement rapide Vue du solVue de la voiture

29 L’espace Les distances dans l’espace Distances sur Terre connue depuis l’antiquité Estimation des distances dans le système solaire au XVIIème

30 L’espace Distance des étoiles par la parallaxe

31 L’espace Etoiles plus lointaines ?

32 L’espace Utilisation de « chandelles standard » Étoiles céphéides

33 L’espace Edwin Hubble (1889-1953) Un nouveau télescope en 1917: Mont Wilson

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35 100 milliards d’étoiles 900 000 années lumières 9 fois la distance des étoiles les plus lointaines de la Voie lactée

36 L’espace Aujourd’hui 100 milliards de galaxies, chacune de 100 milliards d’étoiles

37 L’espace Effet Doppler

38 L’espace 24 mesures faites par Hubble en 1929

39 L’espace Il y a expansion de l’Univers La vitesse d’éloignement des galaxies est proportionnelle à leur distance H constante de Hubble: O M D (1 pc = 3,26 année lumière)

40 L’espace O O’ M

41 L’espace Le Big Bang n’est pas une explosion dans l’espace, mais une explosion de l’espace

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44 Retour vers le passé

45 L’espace Big Bang il y a 13,7 milliards d’années Les théories actuelles ne le définissent pas comme origine

46 L’espace Retour vers le futur Vision fin XX ème Expansion infinie ou Big Crunch ?

47 L’espace « Matière noire » Expérience EDELWEISS à Modane (CEA)

48 L’espace Dernière nouvelle ! L’expansion est accélérée Découverte de 1998, prix Nobel 2011 Saul PERLMUTTER, Adam RIESS et Brian SCHMIDT

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50 Pour conclure Espace et temps sont dans un bateau… Le mètre en 1796

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52 1983 La conférence générale des poids et mesures Fixe la vitesse de la lumière. Le mètre est la distance parcourue par la lumière en 1/299 792 458 de seconde Source D On mesure Δt On en déduit la distance:

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54 Merci de votre attention

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