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Principe dEquivalence
De Galilée à Einstein... Depuis la fin du XVIe
siècle, on sait que deux corps en chute libre
(c'est à dire soumis uniquement à leur propre
poids) tombent vers la surface de la Terre avec
la même accélération. En effet, selon Vincenzo
Viviani, Galilée démontra que la vitesse de deux
corps en chute libre n'est pas proportionnelle à
leur masse, en jetant deux sphères de nature
différente du haut de la tour de Pise les
spectateurs, surpris, durent admettre que, malgré
leur différence de masse ou de densité, les deux
objets avaient atteint le sol au même moment.
Quatre siècles plus tard, cette expérience
continue d'étonner les gens.
Si on lâche une haltère (deux corps reliés de
manière rigide l'un à l'autre), sa vitesse
angulaire par rapport au centre de masse restera
constante lors de la chute. Cela signifie que si
on la lâche suivant un certain angle par rapport
à la verticale, en ne donnant aucune impulsion
(vitesse angulaire nulle), l'haltère gardera
l'angle de départ tout au long de sa chute.
Einstein a étendu ce principe d'équivalence au
titre de postulat La masse inertielle d'un
corps est égale à sa masse gravitationnelle .
En clair, on ne sait pas distinguer si l'on est
soumis à une accélération ou à une force de
gravité. Il sagit même de la pierre angulaire de
sa théorie de la Relativité Générale.
Galileo Galilei
Albert Einstein
et au-delà ? Cependant, certaines théories
modernes prédisent une violation de ce principe.
Dans ce cas, l'accélération serait
proportionnelle au rapport masse gravitationnelle
sur masse inertielle. Deux corps en chute libre
ne tomberaient donc pas à la même vitesse ! Dans
le cas de notre haltère, cela signifie donc que
l'angle va varier ! Il y aurait donc une
accélération angulaire !
Jan Govaerts
Le but de notre expérience est précisément de
déceler cette accélération angulaire. Evidemment,
il ne faut pas sattendre à des effets
spectaculaires les expériences modernes ont
toujours été en accord avec le Principe
dEquivalence. Mais leur précision est limitée
notamment par la durée de la chute pendant
laquelle est effectuée lexpérience et par les
importants frottements de lair sur lobjet en
chute libre.
Pourquoi un vol parabolique ? Notre expérience
est réalisable très simplement. Cependant, les
effets, si effets il y a, seraient tellement
minimes qu'il faut des conditions opératoires
draconiennes
Un temps de chute relativement long. Des
frottements négligeables. Une précision de la
mesure extrêmement importante.
Il est impossible d'avoir des conditions
pareilles dans un laboratoire ordinaire sur
Terre. Dès que le temps de chute augmente, la
vitesse augmente quadratiquement et les
frottements ne sont absolument pas négligeables.
Durant un vol parabolique, le temps de chute est
de 22 secondes ! De plus, l'air dans lequel
baigne l'expérience tombe à la même vitesse que
lavion et que son contenu et par conséquent les
frottements sont absolument insignifiants à
lintérieur de lhabitacle. Jouant aux Galilée
modernes, avec une chute d'à peu près 22
secondes, notre tour de Pise serait haute de 2
km, et les frottements absolument
négligeables.Cependant, un troisième point
important à prendre en compte est le
développement d'une méthode de mesure
suffisamment précise. Pour cela, nous avons
imaginé utiliser un interféromètre laser basé sur
leffet Sagnac.