Y-at-il Un Pour Le Film « IntersteLlar - Physique Pour Tous
Y-at-il unphysicienpourexpliquerle film« intersteLlar » ?Module « Physique & Cinéma »Leçon 5
Introduction
IntroductionParticularité du film Interstellar (2014) :Collaboration Kip Thorne & Christopher NolanSpécialiste de la gravitation dans Auteur et réalisateur anglais,le cadre de la relativité générale, oscarisé à multiples reprisesPrix Nobel en 2017Physique pour Tous !Diapo3
IntroductionAutres exemples de bonne collaboration scientifique – réalisateur :Physique pour Tous !Diapo4
IntroductionAutres exemples de bonne collaboration scientifique – réalisateur : Carl SaganPhysique pour Tous ! Robert ZemeckisDiapo5Contact (1997)
IntroductionAutres exemples de bonne collaboration scientifique – réalisateur : Carl Sagan Robert Zemeckis Brian GreenePhysique pour Tous !Contact (1997) Tony ScottDiapo6Déjà-vu (2007)
IntroductionQui a déjà vu le film Interstellar ?Physique pour Tous !Diapo7
IntroductionQui a déjà vu le film Interstellar ? Pas besoin de voir le film : on fera les rappels nécessaires. On ne dévoilera pas tous les ressorts du film. On ne traitera que les aspects du film relevant de la physique : Les théories physiques de Kip Thorne Les romances et la métaphysique de Christopher Nolan Les points évoqués se basent sur l’interprétation personnelle de Thierry & Éric surle filmPhysique pour Tous !Diapo8
IntroductionPlan de la leçon du soir1. Le contexte du film: entre science et science-fiction2. Le voyage interstellaire3. Les trous noirs4. Physique spéculative : les trous de verPhysique pour Tous !Diapo9
1. Le contexte dufilm
1. Le contexte du filmInterstellar (2014)« Bande annonce »Physique pour Tous !Diapo 11
1. Le contexte du filmLes challenges que doit relever l’humanité pour continuer à vivre sur Terre Le trou de la couche d’ozone Le réchauffement (changement) climatique Dérèglement du climat Hausse du niveau de la mer Surpopulation Problème d’eau Problème de nourriturePhysique pour Tous !Diapo 12
1. Le contexte du filmLes challenges que doit relever l’humanité pour continuer à vivre sur Terre Le trou de la couche d’ozoneTempêtes de sable Le réchauffement (changement) climatique Dérèglement du climat Hausse du niveau de la mer Surpopulation Problème d’eau Problème de nourriture Catastrophe naturelle : épidémie des plantes (Mildiou ou blight en anglais)Crise alimentairePhysique pour Tous !Diapo 13
1. Le contexte du filmAvis de Stephen HawkingDifficile d'éviter une catastrophesur la planète Terre dans les sièclesfuturs.L’avenir de l’homme est dans l’espace.Physique pour Tous !Diapo 14
1. Le contexte du film2 problèmes sur la colonisation de l’espace soulevés par le filmProblème 1 : Comment mettre le « reste » de l’humanité dans l’espace ? Dans le film, la NASA a déjà construit le vaisseau.Physique pour Tous !Diapo 15
1. Le contexte du film2 problèmes sur la colonisation de l’espace soulevés par le filmProblème 1 : Comment mettre le « reste » de ’humanité dans l’espace ? Dans le film, la NASA a déjà construit le vaisseau.Comment envoyer levaisseau dans l’espace ?Physique pour Tous !Diapo 16
1. Le contexte du film2 problèmes sur la colonisation de l’espace soulevés par le filmProblème 1 : Comment mettre le « reste » de ’humanité dans l’espace ? Dans le film, la NASA a déjà construit le � 2 𝐺 𝑀𝑇𝑒𝑟𝑟𝑒𝑅𝑇𝑒𝑟𝑟𝑒 11 200 𝑚/𝑠 40 320 𝑘𝑚/ℎPhysique pour Tous !Diapo 17
1. Le contexte du film2 problèmes sur la colonisation de l’espace soulevés par le filmProblème 1 : Comment mettre le « reste » de ’humanité dans l’espace ? Dans le film, la NASA a déjà construit le � 2 𝐺 𝑀𝑇𝑒𝑟𝑟𝑒𝑅𝑇𝑒𝑟𝑟𝑒 11 200 𝑚/𝑠 40 320 𝑘𝑚/ℎGrande vitesse Grande énergie nécessairePhysique pour Tous !Diapo 18
1. Le contexte du film2 problèmes sur la colonisation de l’espace soulevés par le filmProblème 2 : Sur quelle planète vivre ? Une planète du système solaire ? Invivable alternative proposée par la science-fiction : terraformer Une planète avec des conditions de vie similaires à la Terre : une exoplanèteSolution retenue par le filmPhysique pour Tous !Diapo 19
1. Le contexte du filmLe plan ATrouver un moyen de fairequitter le vaisseau géantTrouver une planète viabledans un système de planètesen orbite autour d’un trou noirTrou de ver raccourciPhysique pour Tous !Diapo 20
2. Le voyageinterstellaire
2. Le voyage interstellaireQuels sont les problèmes que doitrésoudre l’humanité pour voyagervers une exoplanète ?Physique pour Tous !Diapo 22
2. Le voyage interstellaireLa durée du voyageVitesse de libération : 𝑉𝑙𝑖𝑏é𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 40 320 𝑘𝑚/ℎVoyageDistance (moyenne)DuréeTerre – Lune384 400 km10h ( Apollo 11 4 jours )Physique pour Tous !Diapo 23
2. Le voyage interstellaireLa durée du voyageVitesse de libération : 𝑉𝑙𝑖𝑏é𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 40 320 𝑘𝑚/ℎVoyageDistance (moyenne)DuréeTerre – Lune384 400 km10h ( Apollo 11 4 jours )Terre – Soleil150 millions de km 1 unité astronomique (UA)5 moisPhysique pour Tous !Diapo 24
2. Le voyage interstellaireLa durée du voyageVitesse de libération : 𝑉𝑙𝑖𝑏é𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 40 320 𝑘𝑚/ℎVoyageDistance (moyenne)DuréeTerre – Lune384 400 km10h ( Apollo 11 4 jours )Terre – Soleil150 millions de km 1 unité astronomique (UA)5 moisTerre – Mars0,5 UA3 moisPhysique pour Tous !Diapo 25
2. Le voyage interstellaireLa durée du voyageVitesse de libération : 𝑉𝑙𝑖𝑏é𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 40 320 𝑘𝑚/ℎVoyageDistance (moyenne)DuréeTerre – Lune384 400 km10h ( Apollo 11 4 jours )Terre – Soleil150 millions de km 1 unité astronomique (UA)5 moisTerre – Mars0,5 UA3 moisTerre – Saturne9 UA4 ans (2 ans dans le film)Physique pour Tous !Diapo 26
2. Le voyage interstellaireLa durée du voyageVitesse de libération : 𝑉𝑙𝑖𝑏é𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 40 320 𝑘𝑚/ℎVoyageDistance (moyenne)DuréeTerre – Lune384 400 km10h ( Apollo 11 4 jours )Terre – Soleil150 millions de km 1 unité astronomique (UA)5 moisTerre – Mars0,5 UA3 moisTerre – Saturne9 UA4 ans (2 ans dans le film)Terre – Proxima b268 142 UA11 073 ansPhysique pour Tous !Diapo 27
2. Le voyage interstellaireProxima bVue artistique de Proxima bProxima Centauri Exoplanète découverte en 2016 La proche de la planète Terre Située dans la « zone habitable » : température adéquate pour avoir de l’eau liquidePhysique pour Tous !Diapo 28
2. Le voyage interstellaireLa biostasePhysique pour Tous !Diapo 29
2. Le voyage interstellaireLa biostasePhysique pour Tous !Diapo 30
2. Le voyage interstellaireLes délais dans les communicationsPhysique pour Tous !Diapo 31
2. Le voyage interstellairePhysique pour Tous !Diapo 32
2. Le voyage interstellaireLes délais dans les communicationsVitesse de la lumière dans le vide :c 299 792 458 𝑚/𝑠 1 milliard de km/hVoyageDistance (moyenne)Terre – Lune384 400 kmTerre – Soleil150 millions de km 1 unité astronomique (UA)8,3 minTerre – Mars0,5 UA4,2 minTerre – Saturne9 UATerre – Proxima b268 142 UAPhysique pour Tous !Durée1,3 s1,2 h4,2 ansDiapo 33
2. Le voyage interstellaireLes délais dans les communicationsVitesse de la lumière dans le vide :c 299 792 458 𝑚/𝑠 1 milliard de km/hVoyageDistance (moyenne)Terre – Lune384 400 kmTerre – SoleilTerre – MarsDurée1,3 s150 millions de km 8,3 minOndéfinitl’année-lumière1 unitéastronomique(UA) (AL) comme :la distance parcourue par la lumière en une année.0,5 UA4,2 minTerre – Saturne9 UATerre – Proxima b268 142 UAPhysique pour Tous !1,2 h4,2 ansDiapo 34
2. Le voyage interstellairePeut-on voyager encore plus rapidement ? D’après Newton (1687),pas de vitesse limite : elle peut être aussi grande que l’on veut.Physique pour Tous !Diapo 35
2. Le voyage interstellairePeut-on voyager encore plus rapidement ? D’après Newton (1687),pas de vitesse limite : elle peut être aussi grande que l’on veut. D’après Einstein (1905), il y a une vitesse limite que l’on ne pourra pasdépasser : la vitesse de la lumière dans le vide notée c.c 299 792 458 m/s 1 milliard de km/hPhysique pour Tous !Diapo 36
2. Le voyage interstellairePeut-on voyager encore plus rapidement ? D’après Newton (1687),pas de vitesse limite : elle peut être aussi grande que l’on veut. D’après Einstein (1905), il y a une vitesse limite que l’on ne pourra pasdépasser : la vitesse de la lumière dans le vide notée c.c 299 792 458 m/s 1 milliard de km/hMécanique de NewtonRelativité restreinte d’Einsteinvitesse0Physique pour Tous !cDiapo 37
2. Le voyage interstellaireRelativité restreinte : pourquoi « relativité » ? Les lois de la physique sont les mêmes dans les référentiels en mouvementrectilignes uniformes les un par rapport aux autres. Principe établi déjà par Galilée. Les transformations mathématiques pourpasser d’un référentiel à un autre ont été modifiées par Einstein pour que : La vitesse de la lumière dans le vide soit la même quelque soit le référentiel.La vitesse de la lumière dans le vide soit indépassable.Physique pour Tous !Diapo 38
2. Le voyage interstellaireRelativité restreinte : pourquoi « relativité » ? « Restreinte » sans considérer la gravitation Pourquoi la gravitation pose problème ?F G 𝑚𝑇𝑒𝑟𝑟𝑒 𝑚𝐿𝑢𝑛𝑒𝑟²avec G 6,67 10 11 N.m².kg-2L’attraction gravitationnelle entre les corps massifs est instantanée chez Newton :elle se propage à une vitesse infinie donc supérieure à c Cela va à l’encontre de la relativité d’Einstein.Physique pour Tous !Diapo 39
2. Le voyage interstellaireReprésentation de l’espace et du tempsEspace : 3DTemps : 1DPhysique pour Tous !Diapo 40
2. Le voyage interstellaireReprésentation de l’espace et du tempsTemps & espace sont liés entre eux espace-temps : 4DEspace : 3DTemps : 1DPhysique pour Tous !Diapo 41
2. Le voyage interstellaireReprésentation de l’espace et du tempsTemps & espace sont liés entre eux espace-temps : 4DEspace : 3DTemps : 1DespacetempsPhysique pour Tous !Diapo 42
2. Le voyage interstellairefuturZone accessibleespaceespaceZone accessiblepasséPhysique pour Tous !Diapo 43
2. Le voyage interstellaireInterstellar (2014)« Les adieux »Physique pour Tous !Diapo 44
Physique pour Tous !Diapo 45
2. Le voyage interstellaireLe paradoxe des jumeauxVoyage d'un anà une vitesse proche de lavitesse de la lumièreC’est celui qui subit lesaccélérations et les décélérationsqui est le plus jeune.Physique pour Tous !Diapo 46
2. Le voyage interstellaireDilatation temporelleLes durées ne sont pas les mêmes d’un référentiel à un autre.Dilatation temporelle due à la vitessedv 1𝒗21 2𝒄Si une 1s s’écoule dans le vaisseau,il s’écoule sur la planète une durée égale à 1s dvPhysique pour Tous !Vitesse du vaisseaumesurée depuisune planèteDiapo 47Vitesse de la lumièredans le vide 299 792 458 m/s
2. Le voyage interstellaireDilatation temporelleType dedéplacementUn marcheurPhysique pour Tous !Vitesse du déplacementvDilatation temporelledue à la vitesse dv3 km/h1,000000000000000Diapo 48(15 chiffres après virgule)
2. Le voyage interstellaireDilatation temporelleType dedéplacementUn marcheurUne voiture sur autoroutePhysique pour Tous !Vitesse du déplacementvDilatation temporelledue à la vitesse dv3 km/h1,000000000000000110 km/h1,000000000000010Diapo 49(15 chiffres après virgule)
2. Le voyage interstellaireDilatation temporelleVitesse du déplacementvDilatation temporelledue à la vitesse dv3 km/h1,000000000000000Une voiture sur autoroute110 km/h1,000000000000010Un avion900 km/h1,000000000000350Type dedéplacementUn marcheurPhysique pour Tous !Diapo 50(15 chiffres après virgule)
2. Le voyage interstellaireDilatation temporelleVitesse du déplacementvDilatation temporelledue à la vitesse dv3 km/h1,000000000000000Une voiture sur autoroute110 km/h1,000000000000010Un avion900 km/h1,0000000000003501 125 km/h1,000000000000540Type dedéplacementUn marcheurLe son dans l’airPhysique pour Tous !Diapo 51(15 chiffres après virgule)
2. Le voyage interstellaireDilatation temporelleVitesse du déplacementvDilatation temporelledue à la vitesse dv3 km/h1,000000000000000Une voiture sur autoroute110 km/h1,000000000000010Un avion900 km/h1,000000000000350Le son dans l’air1 125 km/h1,000000000000540La vitesse de libérationpour la Terre40 320 km/h1,000000000697850Type dedéplacementUn marcheurPhysique pour Tous !Diapo 52(15 chiffres après virgule)
2. Le voyage interstellaireDilatation temporelleVitesse du déplacementvDilatation temporelledue à la vitesse dv3 km/h1,000000000000000Une voiture sur autoroute110 km/h1,000000000000010Un avion900 km/h1,000000000000350Le son dans l’air1 125 km/h1,000000000000540La vitesse de libérationpour la Terre40 320 km/h1,00000000069785099,5% de c10,012523486435300Type dedéplacementUn marcheurLes muons cosmiques dansl’atmosphère terrestrePhysique pour Tous !Diapo 53(15 chiffres après virgule)
2. Le voyage interstellaireDilatation temporelleVitesse du déplacementvDilatation temporelledue à la vitesse dv3 km/h1,000000000000000Une voiture sur autoroute110 km/h1,000000000000010Un avion900 km/h1,000000000000350Le son dans l’air1 125 km/h1,000000000000540La vitesse de libérationpour la Terre40 320 km/h1,00000000069785099,5% de c10,012523486435300cinfiniType dedéplacementUn marcheurLes muons cosmiques dansl’atmosphère terrestreLa lumière dans le videPhysique pour Tous !Diapo 54(15 chiffres après virgule)
2. Le voyage interstellaireDilatation temporelleType dedéplacementUn marcheurVitesse du déplacementvDilatation temporelledue à la vitesse dv3 km/h1,000000000000000(15 chiffres après virgule)Une voiture sur autoroute110 km/h1,000000000000010Un avion900 km/h1,000000000000350Le son dans l’air1 125 km/h1,000000000000540La vitesse de libérationpour la Terre40 320 km/h1,00000000069785099,5% de c10,012523486435300cinfiniLes muons cosmiques dansl’atmosphère terrestreLa lumière dans le videPhysique pour Tous !Diapo 55Lamécaniquede Newtonpeut êtreutiliséedans cescas là.
2. Le voyage interstellaireDilatation temporelle dans la fiction : « La planète des singes » de Pierre Boulle (1963)Physique pour Tous !Diapo 56
3. Les trous noirs
3. Les trous noirsInterstellar (2014)« Trou noir »Physique pour Tous !Diapo 58
3. Les trous noirsTentative de description par la mécanique de Newton : la planète que l’on ne peut pas quitter𝑉𝑙𝑖𝑏é𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 2 𝐺 è𝑡𝑒Impossible de s’échapper de l’attractiongravitationnelle si𝑉𝑙𝑖𝑏é𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 𝑐Physique pour Tous !Diapo 59
3. Les trous noirsTentative de description par la mécanique de Newton : la planète que l’on ne peut pas quitterOn peut définir la vitesse de libérationpour un point dans ��� 2 𝐺 𝑀𝑝𝑙𝑎𝑛è𝑡𝑒𝑟Impossible de s’échapper de l’attractiongravitationnelle si𝑉𝑙𝑖𝑏é𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 𝑐Physique pour Tous !Diapo 60
3. Les trous noirsTentative de description par la mécanique de Newton : la planète que l’on ne peut pas quitter𝑅𝑆FuiteimpossibleOn définit le rayon de Schwarzschild𝑅𝑠 2 𝐺 𝑀𝑐²𝑅𝑠 1,49 10 27 Men mètrePhysique pour Tous !Diapo 61en kilogramme
3. Les trous noirsTentative de description par la mécanique de Newton : la planète que l’on ne peut pas quitterPouvons-nous définir un rayon deSchwarzschild à la Terre ?𝑅𝑆FuiteimpossiblemTerre 5,972 1024 kgRTerre 6 371 000 m𝑅𝑠 1,49 10 27 MPhysique pour Tous !Diapo 62
3. Les trous noirsTentative de description par la mécanique de Newton : la planète que l’on ne peut pas quitterPouvons-nous définir un rayon deSchwarzschild à la Terre ?𝑅𝑆FuiteimpossiblemTerre 5,972 1024 kgRTerre 6 371 000 m𝑅𝑠 1,49 10 27 M Physique pour Tous !Si on prend M égale à masse de la Terre,alors RS 0,009 m 9 mmDiapo 63
3. Les trous noirsTentative de description par la mécanique de Newton : la planète que l’on ne peut pas quitterPouvons-nous définir un rayon deSchwarzschild à la Terre ?𝑅𝑆FuiteimpossiblemTerre 5,972 1024 kgRTerre 6 371 000 m𝑅𝑠 1,49 10 27 MPhysique pour Tous ! Si on prend M égale à masse de la Terre,alors RS 0,009 m 9 mm Si on prend RS égal au rayon de la Terre,alors M 4,28 1033 kg 1 million de fois de mTerreDiapo 64
3. Les trous noirsLa relativité généraleLes trous noirs ne peuvent être décrits que dans le cadre de la « relativité générale » :Relativité restreinte gravitationgravitéRelativité générale d’EinsteinMécanique gravitationde Newton0Physique pour Tous !Relativité restreinte d’EinsteinDiapo 65vitessec
3. Les trous noirsPrincipe d’équivalence : accélération gravitéDans l’espace en absence de toutes forces,l’accélération reproduit la pesanteur.Accélération avers le hautPhysique pour Tous !Diapo 66
3. Les trous noirsPrincipe d’équivalence : accélération gravitéDans l’espace en absence de toutes forces,l’accélération reproduit la pesanteur.Accélération avers le hautPhysique pour Tous !Diapo 67Sur Terre, la chute libre permetd’annuler la gravité
3. Les trous noirsPrincipe d’équivalence : accélération gravitéLa gravitationaffecte la lumière :elle courbe satrajectoire.Physique pour Tous !Diapo 68
3. Les trous noirsPrincipe d’équivalence : accélération gravitéLa gravitationaffecte la lumière :elle courbe satrajectoire.Physique pour Tous !Diapo 69
3. Les trous noirsSir Eddington, 1919 – Eclipse de Soleil « Espace-temps » courbe !Physique pour Tous !Diapo 70
3. Les trous noirsL’équation d’Einstein (1915)Il s’agit d’une équation locale : uniquement valable dans une région proche du point étudié8𝜋𝐺𝑮 4 𝑻𝑐Objet mathématiquereprésentantla distributionen énergie et en massedans la région d’espacetemps étudiéeObjet mathématiquereprésentantla déformationde la région d’espacetemps étudiéePhysique pour Tous !Diapo 71
3. Les trous noirsOrbite de la Terre autour du SoleilPhysique pour Tous !Diapo 72
3. Les trous noirsCaractéristique d’un trou noirde SchwarzschildPhysique pour Tous !Diapo 73
3. Les trous noirsCaractéristique d’un trou noirde SchwarzschildSingularité :Point où se concentre toutela masse du trou noirPhysique pour Tous !Diapo 74
3. Les trous noirsCaractéristique d’un trou noirde SchwarzschildHorizonCercle de rayon égal aurayon de SchwarzschildSingularité :Point où se concentre toutela masse du trou noirPhysique pour Tous !Diapo 75
3. Les trous noirsCaractéristique d’un trou noirde SchwarzschildHorizonCercle de rayon égal aurayon de SchwarzschildSingularité :Point où se concentre toutela masse du trou noirRien ne peut s’échapperune fois passé l’horizonPhysique pour Tous !Diapo 76
3. Les trous noirsCaractéristique d’un trou noirde SchwarzschildHorizonCercle de rayon égal aurayon de SchwarzschildSingularité :Point où se concentre toutela masse du trou noirRien ne peut s’échapperune fois passé l’horizonPhysique pour Tous !Diapo 77Est-ce que la relativitégénérale est encore validedans cette région ?
3. Les trous noirsCaractéristique d’un trou noirde SchwarzschildHorizonCercle de rayon égal aurayon de SchwarzschildSingularité :Point où se concentre toutela masse du trou noirRien ne peut s’échapperune fois passé l’horizonEst-ce que la relativitégénérale est encore validedans cette région ?NON, effets quantiquesdoivent être pris en compte.Physique pour Tous !Diapo 78
3. Les trous noirsApparence d’un trou noir au cinémaInterstellarPhysique pour Tous !Diapo 79
3. Les trous noirsLe trou noir (1979)Physique pour Tous !Diapo 80
3. Les trous noirsApparence d’un trou noir au cinémaStar Trek (2009)Zathura (2005)La planète au trésor (2002)Physique pour Tous !Diapo 81
Physique pour Tous !Diapo 82
3. Les trous noirsEst-il possible de voir un trou noir ?Physique pour Tous !Diapo 83
3. Les trous noirsEst-il possible de voir un trou noir ?horizon𝑅𝑆Physique pour Tous !Diapo 84
3. Les trous noirsVoir les trous noirsMasse centrale 7x106 MsoleilPhysique pour Tous !Diapo 85
3. Les trous noirsVoir les trous noirsPhysique pour Tous !Diapo 86
3. Les trous noirsVoir les trous noirsPhysique pour Tous !Diapo 87
3. Les trous noirsVoir les trous noirsPhysique pour Tous !Diapo 88
3. Les trous noirsVoir les trous noirs Alain Riazuelo, CNRS/IAP ex.phpPhysique pour Tous !Diapo 89
3. Les trous noirsVoir les trous noirsGravitational Lensing by Spinning Black Holes in Astrophysics, and in the Movie Interstellar –O. James, E. von Tunzelmann, P. Franklin, K. S. Thorne - Classical and Quantum Gravity 32(2015) 065001 – DOI : 10.1088/0264-9381/32/6/065001Physique pour Tous !Diapo 90
3. Les trous noirsVoir les trous noirsPhysique pour Tous !Diapo 91
3. Les trous noirsPhysique pour Tous !Diapo 92
3. Les trous noirsInterstellar (2014)« Dilatation temporelle »Physique pour Tous !Diapo 93
Physique pour Tous !Diapo 94
3. Les trous noirsLe paradoxe des jumeaux 2Voyage d'un anproche d’un trou noirPhysique pour Tous !Diapo 95
3. Les trous noirsDilatation temporelleLe temps ralentit quand on s’approche d’un corps massif.Formule valable à l’extérieur de l’horizon d’un trou noir :Rayon deSchwarzschildDilatation temporelle due à la gravitationdg 1𝑟𝑆1 𝑟Distance du vaisseaupar rapport aucentre du trou noirSi une 1s s’écoule dans le vaisseau proche du trou noir,il s’écoule une durée égale à 1s dg pour quelqu’un loin du trou noirPhysique pour Tous !Diapo 96
3. Les trous noirsQue se passe-t-il si on va dans un trou noir ?Point de vue de l’intérieurRéponseétonnante dansces deux filmsPhysique pour Tous !Diapo 97
3. Les trous noirsQue se passe-t-il si on va dans un trou noir ?Point de vue de l’intérieurLa spaghettificationPhysique pour Tous !Diapo 98
3. Les trous noirsQue se passe-t-il si on va dans un trou noir ?Point de vue de l’extérieurPhysique pour Tous !Diapo 99
3. Les trous noirsStargate SG1 (2002)Saison 2, épisode 16Physique pour Tous !Diapo 100
3. Les trous noirsQue se passe-t-il si on va dans un trou noir ?Point de vue de l’extérieurLa chute éternellePhysique pour Tous !Diapo 101
Physique pour Tous !Diapo 102
4. Les trous de ver
4. Trou de verEvent Horizon (1997)Physique pour Tous !Diapo 104
4. Trou de verInterstellar (2014)« Trou de ver »Physique pour Tous !Diapo 105
4. Trou de verContact (1997)Physique pour Tous !Diapo 106
4. Trou de verLe trou de ver de SchwarzschildPhysique pour Tous !Diapo 107
4. Trou de verLe trou de ver de SchwarzschildEvolution temporelleSens uniquePhysique pour Tous !Pas traversable : Spaghettisation Durée extrêmement courteDiapo 108
4. Trou de verTrou de ver traversable de Morris-ThornePhysique pour Tous !Diapo 109
4. Trou de verTrou de ver traversable de Morris-ThorneTraversable si présence de « matière exotique » obéissant à l’équation E -mc²Physique pour Tous !Diapo 110
4. Trou de verOù trouver la « matière exotique » de Thorne ?Effet Casimir : Prédit en 1948 Vérifiéexpérimentalement sans ambiguïtéen 1978.Physique pour Tous !Diapo 111
4. Trou de verTrou de ver & fluctuations quantiquesPhysique pour Tous !Diapo 112
4. Trou de verConstruire un trou de ver en science fiction ?1. Extraire un trou de ver des fluctuations quantiques du vide.2. L’agrandir jusqu’à ce qu’il atteigne taille humaine.3. Utiliser de la « matière exotique » pour maintenir le trou ouvert.Physique pour Tous !Diapo 113
4. Trou de verReprésentation au cinémaPhysique pour Tous !Diapo 114
Conclusion
ConclusionY-at-il un physicien pourExpliquer le film « intersteLlar » ? Les limites du voyage interstellaire, entre autres la durée des voyages Curiosité prédite par la relativité générale : le trou noirObservation indirecte mécanisme de production connu Dilatation temporelle : Vitesse proche de celle de la lumière Voyage près d’un corps très massif Fantaisies scientifiques : L’hypersommeil Le trou de ver traversablePhysique pour Tous !Diapo 116
ConclusionY-at-il un physicien pourExpliquer le film « intersteLlar » ?gravitéRelativité généralePhysique quantiqueMécanique gravitationde NewtonRelativité restreinte0vitessecInfiniment grand et macroscopiquePhysique pour Tous !Diapo 117Infiniment petit
ConclusionInterro surprise !Physique pour Tous !Diapo 118
Annexes
2. Le voyage interstellaireComparaison entre mécanique de Newton et relativité d’EinsteinRelation fondamentalede la dynamiqueEnergie mécaniqued’un système au repossoumis à aucune forcePhysique pour Tous !F m aF m aE 0E m c²Diapo 120
3. Les trous noirs1011 étoiles dans une Galaxie 1011 Galaxies dans l'Univers !Physique pour Tous !Diapo 121
3. Les trous noirsPhysique pour Tous !Diapo 122
3. Les trous noirsNébuleuse d'OrionPhysique pour Tous !Diapo 123
3. Les trous noirsNuage dematière/poussière HydrogèneGravitéContraction chaleur/énergie fusion nucléaire !Physique pour Tous !Diapo 124
Physique pour Tous !Diapo 125
3. Les trous noirsPhysique pour Tous !Diapo 126
3. Les trous noirsPhysique pour Tous !Diapo 127
3. Les trous noirsDans environ 7 milliards d'années .Physique pour Tous !Diapo 128
3. Les trous noirsNaine Blanche au centre1 tonne / m³ !!Nébuleuse Planétaire (NGC 6543)Physique pour Tous !Nébuleuse Planétaire (NGC 7293)Diapo 129
3. Les trous noirsPhysique pour Tous !Diapo 130
3. Les trous noirsT 10 milliards de C !! Désintégration des atomes protons, neutrons, électronsCoeurNeutronsRebond expulsion descouches superficielles Supernova !Physique pour Tous !Diapo 131
3. Les trous noirsEtoile à NeutronsouTrou NoirPhysique pour Tous !Diapo 132
3. Les trous noirsSN1994D dans NGC4526Physique pour Tous !Diapo 133
3. Les trous noirsPrincipe d’équivalence : accélération gravitéExtension du principe de relativité : les lois de la physique sont identiques dans lesréférentiels : En mouvement rectiligne uniforme l’un par rapport à l’autre En chute libreEn tout point, il existe toujours un référentiel inertiel dans lequel on ne ressentpas la gravité.Dans ce référentiel, on peut appliquer les lois de la relativité restreinte.Physique pour Tous !Diapo 134
3. Les trous noirsSolution de Karl Schwarzschild (1915) à l’équation d’EinsteinSolution valable pourdes points auvoisinage d’un corpsmassif sphériquePhysique pour Tous !Diapo 135
3. Les trous noirsSolution de Karl Schwarzschild (1915) à l’équation d’EinsteinPrésence d’unesingularité quand lerayon est inférieur aurayon deSchwarzschild2 𝐺 𝑀𝑅𝑠 𝑐²L’espace-temps sedéforme à l’infini.Physique pour Tous !Diapo 136
3. Les trous noirsEst-il possible de voir un trou noir ?ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)Physique pour Tous !Diapo 137
3. Les trous noirsLe disque d’accrétionForces centrifugesGravitéForce résultanteContraction AplatissementPhysique pour Tous !Diapo 138
3. Les trous noirsLe disque d’accrétionDisque d'accrétionPhysique pour Tous !Diapo 139
2. Le voyage interstellaireLa gravité artificiellePhysique pour Tous !Diapo 140
2. Le voyage interstellaireLa gravité artificielle : l’accélération uniformeAu repos ouà vitesse constanteAccélération avers le hautSur TerrePoids apparent poids masse aPhysique pour Tous !Diapo 141
2. Le voyage interstellaireLa gravité artificielle : l’accélération uniformeAu repos ouà vitesse constanteAccélération avers le hautDans l’espacePoids apparent masse aPhysique pour Tous !Diapo 142
2. Le voyage interstellaireLa gravité artificielle : l’accélération uniformeAu repos ouà vitesse constanteAccélération avers le hautSolution possible mais coûteuse en énergieDans l’espaceSolution mise en scène dans « On a marché sur la Lune »Poids apparent masse aPhysique pour Tous !Diapo 143
2. Le voyage interstellaireInterstellar (2014)« Gravité artificielle sur l’Endurance»Physique pour Tous !Diapo 144
2. Le voyage interstellaire2001 l’odyssée de l’espace (1968)Physique pour Tous !Diapo 145
2. Le voyage interstellaireLa gravité artificielle : la force centrifugePhysique pour Tous !Diapo 146
2. Le voyage interstellaireVitesse de rotation[en tour/minute]La gravité artificielle : la force centrifugeExpression de la force 𝑒Intensité de la forcecentrifuge [en Newton]On veut quePhysique pour Tous !Ω 𝑚𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 2𝜋 60Masse de la station[en kg]𝐹𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑖𝑓𝑢𝑔𝑒 𝑃ℎ𝑜𝑚𝑚𝑒 𝑚ℎ𝑜𝑚𝑚𝑒 𝑔Diapo 1472 𝑅Rayon de la station[en m]
2. Le voyage interstellaireLa gravité artificielle : la force centrifugeApplication à la station spatiale internationale : calcul de la vitesse de rotationΩ 𝑚ℎ𝑜𝑚𝑚𝑒 𝑔 2𝜋 60𝑚𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 𝑅Nb de tours par min 2,3M homme 80 kgM station 400 tonnesR longueur 50 mPhysique pour Tous !Diapo 148
1. Le contexte du filmQuels sont les problèmes que doitrésoudre l’humanité dans lesprochains siècles ?Physique pour Tous !Diapo 149
1. Le contexte du filmLoi de Murphy ou loi de l’emmerdement maximumPas une loi au sens physique, plutôt un adage qui n’a rien de scientifiqueAnglais : “If it can go wrong, it will!”Français : “Si ça peut tourner mal, cela arrivera!”Histoire / mythe : Edward Murphy Jr., ingénieur en aéronautiquePhysique pour Tous ! 1947–1949 à base Edwards : étude del’effet de la décélération sur l’être humain. Problème de mesure de la décélération mise en place de jauges de contraintes. Les jauges de contraintes indiquent 0 carplacés à l’envers.Diapo 150
1. Le contexte du filmLe plan B : la bombe démographiqueLaisser l’humanités’éteindreTrouver une planète viable etrecréer l’humanité à l’aided’ovules fécondésTrou de ver raccourciPhysique pour Tous !Diapo 151
1. Le contexte du filmLe plan B : la bombe démographique 5 000 ovules fécondés pour un poids total de 900 kg Incubation des 10 premiers grâce à l’équipement embarqué Croissance exponentielle avec la GPA (Gestation Pour Autrui) 100 ans 100 humains Problème pour une colonisation diversité génétiquePhysique pour Tous !Diapo 152
4. Que se passe-t-il sur la planète Miller ?La maréePhysique pour Tous !Diapo 153
Equation d’EinsteinCourbure scalaire𝑹𝝁𝝂Constante cosmologique𝟏𝟖𝝅𝑮 𝒈𝝁𝝂 𝑹 𝚲𝒈𝝁𝝂 𝟒 𝑻𝝁𝝂𝟐𝒄Tenseur de Ricci déformation del’espace tempsTenseur métrique
Introduction 9 Plan de la leçon du soir 1. Le contexte du film: entre science et science-fiction 2. Le voyage interstellaire 3. Les trous noirs 4. Physique spéculative : les trous de ver. 1. Le contexte du film. Physique pour Tous ! Diapo 1. Le contexte du film 11 Interstellar (2014)
UN̈ effort to promote its Prevention of Violent Extremism Plan of Action. Under-Secretary General V.I. Voronkov, heading the UN Counter-Terrorism Office (UNOCT) since 2017, is the main focal point in the UN system for Preventing and Countering Violent Extremism (PCVE). He chairs the UN Global Counter-Terrorism Coordination Compact Working Group
Mon passeport du civisme, pour quoi faire ? p. 4 Carte d’identité p. 5 Pour aimer la France : Aimer sa commune ! p. 6 Médailles p. 7 Pour le devoir de mémoire p. 8-9 Pour savoir donner p. 10-11 Pour surfer en sécurité p. 12-13 Pour prendre soin de ses aînés p. 14-15 Pour préserver son environnement p. 16-17
animer nos formations d'éducation active. Des outils pour briser la glace, pour débattre, pour se dévoiler, pour analyser, pour évaluer etc. Ils ne sont en aucun cas des outils prêt-à-l'emploi bien au contraire ! L'acte de formation en éducation active est bien trop ambitieux pour se contenter d'appliquer des recettes. Tous ces
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6 Guide pour la préparation de Plans d’action nationaux pour l’emploi des jeunes Partie III. Jeu de modèles et de grilles pour les Plans d’action nationaux pour l’emploi des jeunes Outil 1. Grandes ligne
standard cocktails (single pour/ grand pour) 6/ 8 premium cocktails (single pour/ grand pour) 8/ 10 luxury cocktails (single pour/ grand pour) 10/ 12 standard wine & champagne 6 luxury wine & champagne 10 standard sake 6 luxury sake 8 domestic beer 4 imported beer 5 sparkling water &a
1. Mouvement de Valse 2. Moderato (quasi minuetto) opus 17 3. Prestissimo Le Preux, étude de concert pour piano opus 22 1er Nocturne pour piano opus 23 Saltarelle pour piano opus 24 Gigue et Air de ballet dans le style ancien pour piano GIGUE: Presto opus 25 AIR DE BALLET: Modéré Alleluia pour piano opus 26 Marche funèbre pour piano
9 moineaux 8 marmottes 7 lapins 6 canards 5 fourmis 4 chats et 3 poussins 2 belettes et une souris, une souris verte ! 17. Acquérir la chaîne numérique avec les comptines 2 bis- Pour séparer des mots-nombres par des groupes de mots P.S M.S GS Un, c'est pour toi le pain Un, c'est pour toi le pain Deux, c'est pour toi les œufs Trois, c'est pour toi les noix Quatre, c'est pour toi la claque .
