un mouvement circulaire peut-il aller plus vite que la vitesse de la lumière ?

[Alinus Babiscus]

Actuellement, le moteur le plus rapide est une invention belge qui tourne à 1,2 millions tours par minute, sur un arbre de 6mm, soit une vitesse totale de 377 mètres par seconde. Et ce sans usure, puisqu'il flotte sur une mince couche d'air, ce qui lui évite tout contact avec les autres composants.

 

Imaginons que j'accroche à ce moteur une ficelle de 5 kms de longueur, dans l'espace, pour éviter toute forme de résistance ou presque. Est-ce que cette ficelle, à son extrêmité, peut dépasser la vitesse de la lumière ? Suivant la simple formule d'un calcul de rotation, j'arrive à une vitesse de (1 200 000 / 60) * 5 000 * 3,14 = 314 000 kms par seconde, soit plus rapide que la vitesse de la lumière.

 

Ainsi, si on met place à un capteur, on devrait voir apparaitre le bout de la ficelle sur tous les endroits à la fois.

 

Voyez-vous des contraintes techniques, sachant que dans l'espace, il n'y a pas de frottements, donc selon moi aucun soucis de portance ?

[bang*gib]

Bonjour,

 

Une bonne expérience à penser.

Elle sera mise à rude épreuve.

J'imagine aussi la réponse sans avoir les arguments nécessaires à développer.

 

Aurais-tu un lien sur ce moteur belge alimenté par des frites

J'déconne mais la suite m’intéresse.

 

 

 

[Pinguise]

Est-ce qu'il n 'y aurait pas une accélération centripète qui traîne quelque part (J'ai un peu de mal à m'imaginer la situation, désolé ) ? Ou plus généralement, est-ce que le référentiel lié au bout de la ficelle est bien inertiel (en mouvement rectiligne uniforme) ? Parce que si ce n'est pas le cas, on ne peut pas appliquer la relativité restreinte directement (pour réellement savoir s'il dépasse la vitesse de la lumière, il faut le savoir). C'est possible de le faire, mais il me semble qu'il faut considérer/changer des trucs, et comme je n'ai encore rien vu de tout ça en cours 😕 ...

Sinon j'ai trouvé le site de l'équipe :
http://www.powermems.be/Pen_setup.html

Modifié 9 mai 2019 par Pinguise

[RL38]

Excellente question.

Sans pour autant avoir l'explication physique détaillée, je suppose que peu importe que le mouvement soit rectiligne ou circulaire, la quantité d'énergie à dépenser pour alimenter ce moteur doit tendre vers l'infini à l'approche des 300.000 km/s.

Modifié 9 mai 2019 par RL38

[bongibong]

Sans compter la force centrifuge ?

Je propose de mettre une barre rigide à la place.

(Sauf que... la barre ne peut pas rester rigide), de sorte que le truc au bout ne dépasse jamais la vitesse de la lumière.

[Pyrene]

Question subsidiaire : en allant aussi vite en rond, ne va t-il pas se rattraper ?

Que se passe t-il s'il se double ?

[ouille21]

En laissant de côté les contraintes,  la solidité et rigidité,  il y a le problème de distorsion,  en se rapprochant de la vitesse de la lumière le temps et l'espace ce dilatent, il faudrait créer une bulle spasio-temporel au bout de la "ficelle "

[JMDSomme]

Juste comme ça... une question:

j'ai lu que certains objets,  quasars, étoiles à neutrons, parfois de dimensions respectables tournaient sur eux même à des fréquences insensées.

Avons nous une idée des vitesses atteintes à la périphéries de ces corps, s'agit il de vitesses relativistes ou en sont elles encore loin ?

[Alinus Babiscus]

Le 09/05/2019 à 17:39, Pyrene a dit :

Question subsidiaire : en allant aussi vite en rond, ne va t-il pas se rattraper ?

Que se passe t-il s'il se double ?

 

Merci pour vos réponses

 

Non, le bout de la ficelle sera juste photographié à tous les endroits en même temps, puisque si on dépasse la vitesse de la lumière en mouvement circulaire, on se trouve effectivement à plusieurs endroits en même temps.

 

Dans l'absolu, cela donnerait probablement quelque chose d'assez beau à regarder, une forme de halo blanc luminescent, et de largeur la longueur de ficelle qui dépasse effectivement la vitesse de la lumière.

 

Un halo car la ficelle se trouverait en plusieurs endroits en même temps.  Blanc car plusieurs longueurs d'ondes différentes se croiseraient au même endroit. Et luminescent en raison de l'effet Cerenkov. Dans le cas d'une ficelle de 5 kms et d'un moteur tournant à 1.2 millions de tours par seconde, on aurait un halo luminescent blanc d'environ 500 mètres de largeur.

 

 

Excellente question.

Sans pour autant avoir l'explication physique détaillée, je suppose que peu importe que le mouvement soit rectiligne ou circulaire, la quantité d'énergie à dépenser pour alimenter ce moteur doit tendre vers l'infini à l'approche des 300.000 km/s.

 

Pour quelle raison ? La vitesse serait donné par le moteur uniquement, la ficelle n'a nullement besoin d'énergie

 

 

 

En laissant de côté les contraintes,  la solidité et rigidité,  il y a le problème de distorsion,  en se rapprochant de la vitesse de la lumière le temps et l'espace ce dilatent, il faudrait créer une bulle spasio-temporel au bout de la "ficelle "

 

Normalement, la dilatation du temps ne s'applique que pour les atomes contenus dans le bout de la ficelle. Le référentiel extérieur restant fixe verra effectivement une vitesse plus rapide que la lumière.

 

 

Bonjour,

 

Une bonne expérience à penser.

Elle sera mise à rude épreuve.

J'imagine aussi la réponse sans avoir les arguments nécessaires à développer.

 

Aurais-tu un lien sur ce moteur belge alimenté par des frites

J'déconne mais la suite m’intéresse.

 

 

Désolé de répondre aussi tardivement. Du coup, Pingui t'a déjà donné un lien 

 

 

 

 

Modifié 11 mai 2019 par Alinus Babiscus

[RL38]

La ficelle a besoin d'énergie pour bouger. Que celle-ci soit fournie par le moteur ne change rien au problème AMHA 

Ta question me fait penser au cas des accélérateurs de particules. Celles-ci décrivent également une trajectoire circulaire, on parle aussi de vitesses proches de c et les particules sont en quelque sorte accélérées par un "moteur", les aimants. Et dans ces conditions, impossible évidemment d'atteindre la vitesse de la lumière, à cause notamment des quantités d'énergies colossales à fournir dès qu'on approche c.

 

Modifié 10 mai 2019 par RL38

[Alinus Babiscus]

Le cas des accélérateurs de particules est différent puisque les particules élémentaires ne sont pas reliées à un moteur, elles se déplacent dans le vide, donc effectivement l'énergie doit leur être fourni. Le fait qu'ils soient circulaires est uniquement une question de place, car on ne peut pas faire un accélérateur de particules de plusieurs milliards de kilomètres en ligne droite. Mais cela n'a rien à voir avec la volonté de vouloir créer un mouvement circulaire.

[RL38]

Que ce volontaire ou non ne change rien au fait qu'on est bien en présence d'un mouvement circulaire à des vitesses relativistes, ça me paraît plutôt pertinent (ou tout du moins intéressant) dans le cadre de ta question

Je ne comprends par contre pas pourquoi tu trouves ce cas si différent. Bien que les particules ne soient pas physiquement reliées à un moteur, elles reçoivent de l'énergie d'une source, tout comme l'extrémité de ta ficelle. La nature de la source importe peu. Tu sembles penser que la ficelle n'a pas besoin d'énergie pour être mise en mouvement, mais c'est bel et bien le cas. Tu ne peux pas la dissocier du moteur et elle n'est mise en mouvement que parce qu'elle reçoit de l'énergie.

[Alinus Babiscus]

@RL38 Postulons que tu aies raison. Que se passerait-il dès lors dans cette expérience selon toi ?

[jim]

Il y a 15 heures, Alinus Babiscus a dit :

@RL38 Postulons que tu aies raison. Que se passerait-il dès lors dans cette expérience selon toi ?

 

Mais je poserais une autre question : Que devient la matière quand elle atteint la vitesse de la lumière ?

 

Comme ça instictivement  : Tout exploserait... car le support physique (axe) ne pourrait pas transmettre l’énergie à la masse, si faible soit-elle. Normal pour transmettre la vitesse de la lumière à 1g de matière il faudrait l'énergie d'une bombe atomique...( https://fr.wikipedia.org/wiki/E%3Dmc2)

 

Ton raisonnement est cohérent dans le champ mathématique  mais il faut s'en méfier car le monde mathématique est un monde étrange, trop parfait 😃: https://www.youtube.com/watch?v=xqTWRtNDO3U)
Mais ton raisonnement est incohérent dans le champ physique, dans le monde réel.

 

 

 

 

Modifié 12 mai 2019 par jim

[kerozene]

Le 09/05/2019 à 17:39, Pyrene a dit :

Question subsidiaire : en allant aussi vite en rond, ne va t-il pas se rattraper ?

Que se passe t-il s'il se double ?

 

🤔..?

[JMDSomme]

Le 09/05/2019 à 20:36, JMDSomme a dit :

Juste comme ça... une question:

j'ai lu que certains objets,  quasars, étoiles à neutrons, parfois de dimensions respectables tournaient sur eux même à des fréquences insensées.

Avons nous une idée des vitesses atteintes à la périphéries de ces corps, s'agit il de vitesses relativistes ou en sont elles encore loin ?

 Quelqu'un a des éléments de réponse ?

[bang*gib]

il y a 7 minutes, JMDSomme a dit :

 Quelqu'un a des éléments de réponse ?

 

Du peu que je pense savoir, même si la rotation des pulsars ou quasars est inouï on serait à une fraction de la vitesse de la lumière mais très loin des 300 000.

Une fois de plus je ne retrouve pas un /des article(s )très intéressant(s) que j'ai lu.

 

Si je le retrouve

 

[jim]

il y a une heure, JMDSomme a dit :

 Quelqu'un a des éléments de réponse ?

 

Voici pour les étoiles : On est loin de la vitesse de la lumière...https://fr.wikipedia.org/wiki/Rotation_stellaire#cite_note-10

 

Le pulsar milliseconde PSR J1748-2446ad à 70000km/s

https://fr.wikipedia.org/wiki/PSR_J1748-2446ad

 

 

[Pinguise]

Il y a 2 heures, JMDSomme a dit :

 Quelqu'un a des éléments de réponse ?

J'ai également l'étoile avec l'une des vitesses de rotation les plus rapides : VTFS 102 à 2 millions de km/h , la lumière allant à environ 1 milliard de km/h, on est sur du 0,2% c, bien loin des vitesses relativistes donc.
En ce qui concerne les pulsars, c'est PSR J1748-2446ad avec 716 rotations par secondes. À son équateur, il tourne à 24% c, ce qui est déjà plus rapide, mais on est encore loin des grandes vitesses relativistes...

Du coup, au vu de ces résultats, est-ce qu'on se serait pas foiré sur le calcul de vitesse initial avec le moteur 🤔 ? C'est quand même très peu probable qu'on arrive à dépasser un pulsar avec ce genre de matériel (si performant soit-il) on a dû louper quelque chose...

[Ygogo]

 

Il y a 3 heures, JMDSomme a dit :

 Quelqu'un a des éléments de réponse ?

 

Bonjour

Je veux bien essayer de donner des éléments de réponse… mais à quelle question ? 

 

Si on parle de la vitesse de déplacement d'un point de l'équateur d'une sphère en rotation, n'oublions pas de préciser d'abord qu'on se place dans un référentiel "extérieur" (style : je suis dans mon petit vaisseau spatial, j'ai bien calé mon engin par rapport aux étoiles lointaines, et je regarde tourner  le truc devant moi) et qu'on se sert de la bonne vieille mécanique qu'on a appris à l'école.

Après, pourquoi pas, tentons le calcul au lieu de chercher sur GlouGlou ! Il faut juste savoir l'ordre de grandeur du rayon d'une étoile à neutrons, disons 10 km.

Alors : vitesse (en km/s) = 2 x 3,14 x (rayon du truc en km) x (nb de tours par seconde).

Vieille étoile à neutrons bien ralentie : de l'ordre de 1 tour par seconde  -> 60 km/s, pas de quoi se faire flasher ! 

Pulsar du Crabe : 30 tours par seconde ->  1900 km/s, c'est déjà mieux

Le recors des pulsars "millisecondes", PSR J 1748-2446ad , à 746 tours par seconde -> 47000 km/s, alors là ce n'est plus négligeable par rapport à la vitesse de la lumière. Notons au passage que la valeur que je trouve "à la louche" n'est pas tout à fait la même que celle donnée par Pinguise (16% de c au lieu de 24%) ce qui n'est pas étonnant, au moins parce que je n'ai pas tenu compte de l'aplatissement du truc tournant.

Pour en savoir plus sans plonger dans une piscine de maths : https://www.astrofiles.net/astronomie-les-etoiles-a-neutrons-41.html

 

A part ça, je viens de parcourir la discussion, et il me semble qu'il y a beaucoup de questions floues et de concepts approximatifs qui ne facilitent pas la compréhension...

 

Le ‎09‎/‎05‎/‎2019 à 13:27, Alinus Babiscus a dit :

(…) dans l'espace, pour éviter toute forme de résistance ou presque (…)

Voyez-vous des contraintes techniques, sachant que dans l'espace, il n'y a pas de frottements, donc selon moi aucun soucis de portance ?

 

la contrainte technique primordiale ne va pas venir des frottements, mais de la résistance à la traction…  

(aucun matériau  n'est assez résistant à la traction pour fabriquer une sorte de "fronde" (même s'il n'y a rien au bout) tournoyant à des vitesses pareilles, à moins d'être très très court… Alors 5 km, même pas la peine de rêver !

 

Le ‎10‎/‎05‎/‎2019 à 16:15, Alinus Babiscus a dit :

(…) Non, le bout de la ficelle sera juste photographié à tous les endroits en même temps, puisque si on dépasse la vitesse de la lumière en mouvement circulaire, on se trouve effectivement à plusieurs endroits en même temps.

 

à mon avis, cette phrase n'a pas de sens, et les suivantes dans le message d'origine non plus   

 

Le ‎10‎/‎05‎/‎2019 à 16:15, Alinus Babiscus a dit :

(…. Et luminescent en raison de l'effet Cerenkov.

 

tu avais dit qu'on faisait l'expérience dans le vide… et il ne peut pas y avoir d'effet Cerenkov dans le vide… 

 

Le ‎10‎/‎05‎/‎2019 à 18:02, RL38 a dit :

(…). Tu sembles penser que la ficelle n'a pas besoin d'énergie pour être mise en mouvement, mais c'est bel et bien le cas. Tu ne peux pas la dissocier du moteur et elle n'est mise en mouvement que parce qu'elle reçoit de l'énergie.

 

Tout à fait d'accord avec RL38 !

 

Il y a 1 heure, Pinguise a dit :

(…)  on a dû louper quelque chose…

 

Ben oui, la résistance du fil à la traction pour commencer...

 

Maintenant, si vous voulez absolument faire une expérience de pensée, prenez votre moteur qui tourne vite, fixez sur sa partie tournante un petit laser qui va émettre un faisceau perpendiculaire à l'axe de rotation, et mettez le tout au milieu d'un cylindre de quelques kilomètres de diamètre formant écran pour recevoir la lumière.  

Nous sommes revenus à la première question, avec cette fois une expérience "faisable".

Qu'en pensez-vous ?

[JMDSomme]

Merci pour les calculs d'un point sur l'équateur d'un objet énervé ! 🙂

Ça répond  à ma question, on obtient une fraction significative de la VL mais on est loin de l'approcher !

 

Ces vitesses évoquées sur objets en rotation: sont elles dépassées ailleurs, par des objets "massifs" (style trou noir éjecté ou ... autres mais sans parler de particules ou de vents) ?

 

[Ygogo]

De rien...

 

Mais attention, ces calculs donnent juste des ordres de grandeur, il ne faut pas leur accorder trop d'importance...

 

A ma connaissance, pour des objets "massifs" clairement identifiés, les records de vitesse doit être détenu par les étoiles qui orbitent assez près des trous noirs géants au centre des galaxies. Je vais aller pêcher quelques infos et je reviens...

 

Sinon, bien sûr, il y a des phénomènes d'éjection qui expédient de la matière à des vitesses relativistes, mais c'est sous la forme "diluée" de plasma…

 

[Ygogo]

A propos d'une étoile bien étudiée tout au long de son orbite autour du TN de notre Galaxie :   

https://fr.wikipedia.org/wiki/S2_(étoile  

https://www.pourlascience.fr/sd/astrophysique/la-relativite-generale-validee-au-centre-de-la-voie-lactee-14576.php

https://www.msn.com/fr-ca/video/divertiss/video-ces-étoiles-sont-irrémédiablement-attirées-par-sagittarius-a-un-trou-noir-supermassif/vp-BBL9WUB

 

EDIT :  le lien Wiki n'a pas l'air de fonctionner /  chercher avec les mots clé : étoile S2 sagittarius

Modifié 12 mai 2019 par Ygogo

[JMDSomme]

Merci Yagogo,

finalement donc, c'est bien la rotation d'un corps sur lui même qui nous donnerait les vitesses les plus extrêmes pour des "corps solides" , sauf que là, la ficelle est énorme: c'est une sphère , aplatie mais complète et le moteur n'est pas un objet séparé mais la masse entière...

EDIT: le lien fonctionne mais pas la vidéo.

 

 

 

 

[Pinguise]

Il y a 1 heure, Ygogo a dit :

Notons au passage que la valeur que je trouve "à la louche" n'est pas tout à fait la même que celle donnée par Pinguise (16% de c au lieu de 24%) ce qui n'est pas étonnant, au moins parce que je n'ai pas tenu compte de l'aplatissement du truc tournant.

J'ai oublié de dire que je tiens ces 24% d'ici : https://fr.wikipedia.org/wiki/PSR_J1748-2446ad#cite_note-Hessels2006-4 😉

 

Il y a 1 heure, Ygogo a dit :

Maintenant, si vous voulez absolument faire une expérience de pensée, prenez votre moteur qui tourne vite, fixez sur sa partie tournante un petit laser qui va émettre un faisceau perpendiculaire à l'axe de rotation, et mettez le tout au milieu d'un cylindre de quelques kilomètres de diamètre formant écran pour recevoir la lumière.  

Nous sommes revenus à la première question, avec cette fois une expérience "faisable".

Qu'en pensez-vous ?

J'approuve, là on peut vraiment étudier le système du point de vue relativiste. D'ailleurs, j'ai trouvé ça : https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00234563/document

Le début est assez compréhensible si on connaît un peu la relativité restreinte, mais attention il y a quelques formules 😁.

Si on applique ce qui y est dit, on peut décomposer le mouvement de rotation en de toutes petites distances parcourues sur le cercle en de tous petits instants. Comme c'est très petit, on peut assimiler la trajectoire à une portion de droite : le laser est inertiel et on peut appliquer la relativité restreinte qui était valable pour les mouvements rectilignes et uniformes. Pour trouver les "résultats globaux", il faut faire la somme de tous ces petits morceaux.

Si on modifie un peu l'expérience temporairement et que l'on place le laser de façon à ce qu'il émette son faisceau tangent à la trajectoire (et dans le sens du mouvement), la vitesse du faisceau du point de vue de l'écran ne sera PAS la vitesse de la lumière + la vitesse tangentielle (vitesse d'entraînement liée au moteur). On ne peut plus appliquer la loi de composition des vitesses. En revanche, on doit s'attendre à des phénomènes du type dilatation des durées / contraction des longueurs et d'évènement qui ne sont plus simultanés selon l'observateur, voire à de nouveaux effets. À suivre...

Je ne sais pas si je pars en dehors du sujet, mais au moins je me coucherai moins bête ce soir 😊

D'autres liens sur les mouvements circulaires relativistes sans calculs :
https://ideesfroides.blogspot.com/p/la-rotation-dun-disque-en-relativite.html

 https://ideesfroides.blogspot.com/2015/01/le-mouvement-circulaire-relativiste.html

[edubois3]

Il y a 14 heures, Ygogo a dit :

Maintenant, si vous voulez absolument faire une expérience de pensée, prenez votre moteur qui tourne vite, fixez sur sa partie tournante un petit laser qui va émettre un faisceau perpendiculaire à l'axe de rotation, et mettez le tout au milieu d'un cylindre de quelques kilomètres de diamètre formant écran pour recevoir la lumière.  

Nous sommes revenus à la première question, avec cette fois une expérience "faisable".

Qu'en pensez-vous ?

 

Bonjour à tous !!

 

Il n'y a aucun effet relativiste dans cet exemple : le laser émet perpendiculairement à l'axe de rotation, et en ligne droite. Aussi loin que portera le laser qui tournera aussi vite que l'on voudra, la particule émise ira toujours en ligne droite jusqu'au cylindre, aussi grand soit le diamètre de ce cylindre.

La tâche qui se déplacera le long du cylindre sera constituée à chaque instant d'une nouvelle particule. Il n'y a aucune même particule qui va se déplacer circulairement le long du cylindre.

Donc aucune approche relativiste, donc rien d'anormal.

 

Éric

 

 

[Ygogo]

Tout à fait d'accord !

[caraibe]

Le 09/05/2019 à 13:27, Alinus Babiscus a dit :

Actuellement, le moteur le plus rapide est une invention belge qui tourne à 1,2 millions tours par minute, sur un arbre de 6mm, soit une vitesse totale de 377 mètres par seconde. Et ce sans usure, puisqu'il flotte sur une mince couche d'air, ce qui lui évite tout contact avec les autres composants.

 

Imaginons que j'accroche à ce moteur une ficelle de 5 kms de longueur, dans l'espace, pour éviter toute forme de résistance ou presque. Est-ce que cette ficelle, à son extrêmité, peut dépasser la vitesse de la lumière ? Suivant la simple formule d'un calcul de rotation, j'arrive à une vitesse de (1 200 000 / 60) * 5 000 * 3,14 = 314 000 kms par seconde, soit plus rapide que la vitesse de la lumière.

IMPOSSIBLE !!!

Ainsi, si on met place à un capteur, on devrait voir apparaitre le bout de la ficelle sur tous les endroits à la fois.

 

Voyez-vous des contraintes techniques, sachant que dans l'espace, il n'y a pas de frottements, donc selon moi aucun soucis de portance ?

 

Dans l'accélérateur du Cern aucune particule électron ou autre n'a pu atteindre la vitesse de la lumière ...La masse devenant infini aucune force ne peut y arriver !!

Une solution peut être:Tomber de l'infini dans un trou noir au abord du rayon de Schwarzschild  

la vitesse d'un météorite approche en théorie la vitesse de la lumière pour en théorie l'atteindre lorsque il arrive au rayon de Schwarzschild du trou noir ...Pour Ce qui se passe après on entre dans une singularité qu'aucune physique ne peut décrire !

 

Faut relire la théorie de la relativité qui n'a pas encore était remise en question ....Sauf en infiniment petit où la physique Quantique n'est plus en accord avec !! Théorie du TOUT on ne l'a pas encore !

Modifié 17 juillet 2019 par caraibe