Introduction à la relativité générale
Fiche de révision · Physique-Chimie · Term
L'essentiel du cours
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 · 8 questions
1.Qu'est-ce que la relativité générale remplace dans la description de la gravitation ?
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Réponse : 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 :
- A.La rotation de la Terre
- B.L'échange de particules virtuelles
- C.La courbure de l'espace-temps par la masse
- D.Une force d'attraction instantanée
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Réponse C : 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 :
- A.Accélération et gravitation sont localement indiscernables
- B.La vitesse de la lumière est constante
- C.L'énergie est équivalente à la masse
- D.La masse grave est différente de la masse inerte
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Réponse A : 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 ?
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Réponse : 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 :
- A.Le rayon de l'horizon d'un trou noir
- B.Le rayon d'une étoile à neutrons
- C.La longueur d'onde de la lumière
- D.La distance entre deux planètes
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Réponse A : 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 ?
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Réponse : 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 :
- A.Des ondes électromagnétiques
- B.Des ondes sonores dans l'espace
- C.Des ondes de choc
- D.Des vibrations de l'espace-temps
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Réponse D : 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 ?
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Réponse : 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.