Physique-Chimie · term

Introduction à la relativité générale

Ce que tu dois retenir

Chapitre 1 — De Newton à Einstein : pourquoi une nouvelle théorie ?

La gravitation n'est pas une force instantanée, mais une courbure de l'espace-temps.

Chapitre 2 — La chute libre et la courbure de l'espace-temps

Une masse courbe l'espace-temps ; les objets suivent les géodésiques de cette géométrie courbe.

Chapitre 3 — Des conséquences spectaculaires

La gravité ralentit le temps, dévie la lumière et peut piéger la matière dans un trou noir.

Chapitre 4 — De l'éclipse de 1919 aux ondes gravitationnelles

La relativité générale est une théorie testée et utilisée au quotidien, du GPS aux ondes gravitationnelles.

Teste-toi

1. Qu'est-ce que la relativité générale remplace dans la description de la gravitation ?

AA. La loi de Coulomb
BB. La loi de Newton
CC. Les équations de Maxwell
DD. La relativité restreinte
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Réponse : B — B. La loi de Newton

La relativité générale généralise la loi de Newton pour les champs gravitationnels forts et les vitesses proches de celle de la lumière.

2. Selon la relativité générale, la gravitation est due à :

AA. Une force d'attraction instantanée
BB. La courbure de l'espace-temps par la masse
CC. L'échange de particules virtuelles
DD. La rotation de la Terre
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Réponse : B — B. La courbure de l'espace-temps par la masse

Einstein a montré que la masse déforme l'espace-temps, et que les objets suivent cette courbure, ce qui se manifeste comme gravité.

3. Le principe d'équivalence énonce que :

AA. La masse grave est différente de la masse inerte
BB. Accélération et gravitation sont localement indiscernables
CC. L'énergie est équivalente à la masse
DD. La vitesse de la lumière est constante
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Réponse : B — B. Accélération et gravitation sont localement indiscernables

Dans une région suffisamment petite, aucun expérience ne peut distinguer un champ gravitationnel d'une accélération uniforme.

4. Que prédit la relativité générale concernant le temps près d'une masse importante ?

AA. Il s'écoule plus vite
BB. Il s'écoule plus lentement
CC. Il ne change pas
DD. Il s'inverse
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Réponse : B — B. Il s'écoule plus lentement

La dilatation gravitationnelle du temps : plus la gravité est forte, plus le temps s'écoule lentement par rapport à un observateur éloigné.

5. Le rayon de Schwarzschild est :

AA. La distance entre deux planètes
BB. Le rayon de l'horizon d'un trou noir
CC. Le rayon d'une étoile à neutrons
DD. La longueur d'onde de la lumière
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Réponse : B — B. Le rayon de l'horizon d'un trou noir

R_s = 2GM/c² délimite la région d'où rien ne peut s'échapper, appelée horizon des événements.

6. Quelle observation historique a confirmé la déviation de la lumière par le Soleil ?

AA. L'expérience de Michelson-Morley
BB. L'éclipse solaire de 1919
CC. La découverte de Neptune
DD. Les mesures de Hubble
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Réponse : B — B. L'éclipse solaire de 1919

En 1919, Eddington observa un déplacement apparent des étoiles près du Soleil éclipsé, conforme à la prédiction d'Einstein.

7. Les ondes gravitationnelles sont :

AA. Des ondes électromagnétiques
BB. Des vibrations de l'espace-temps
CC. Des ondes sonores dans l'espace
DD. Des ondes de choc
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Réponse : B — B. Des vibrations de l'espace-temps

Ce sont des ondulations de la courbure de l'espace-temps qui se propagent à la vitesse de la lumière, prédites par la relativité générale.

8. Pourquoi faut-il corriger les horloges des satellites GPS avec la relativité générale ?

AA. Parce que les satellites sont en mouvement rapide
BB. Parce que la gravité terrestre est plus faible en altitude, donc le temps s'écoule différemment
CC. Parce que les signaux radio sont déviés
DD. Parce que la Lune influence les satellites
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Réponse : B — B. Parce que la gravité terrestre est plus faible en altitude, donc le temps s'écoule différemment

En altitude, la courbure de l'espace-temps due à la Terre est moindre, donc le temps s'écoule plus vite ; sans correction, le GPS serait inutilisable.

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