PROPOSITION POUR UNE NOUVELLE DEFINITION
DE L´UNITE DE MASSE
L´unité de masse est le kilogramme étalon déposé au Pavillon de Breteuil. Cette définition d´une unité fondamentale par un objet matériel comporte des inconvénients : impossibilité de disposer en tous lieux de cette unité, nécessité d´utiliser des copies, allègement au fil du temps de l´étalon par la perte inéluctable de ses atomes.
Les unités de temps et de longueur, par contre, sont définies par un phénomène réputé invariable et reproductible en tout lieu.
Le système SI est dit cohérent. Pourtant, ce que l´on appelle force est à la fois :
le rapport du carré d´une masse par le carré d´une longueur (dans la formule de Newton),
et le produit d´une masse par une accélération (dans la formule fondamentale de la dynamique).
Quand une masse M1 est soumise à l´action d´une autre masse M2 distante de L, elle est dans un champ d´accélération égal à : k .
L´accélération est donc à la fois :
le rapport d´une longueur au carré d´un temps (L.T-2),
et le rapport d´une masse au carré d´une longueur (M.L-2).
(Cela conduit à exprimer l´accélération de la pesanteur soit en m.s-2, soit en N.kg-1)
L.T-2 = M.L-2, donc : M.T2 = L3
Les trois grandeurs masse, longueur et temps sont donc liées et on peut théoriquement définir :
le temps par la longueur et la masse : T = (L3.M-1)½,
ou la longueur par la masse et le temps : L = (M.T2) 1/3 ,
ou bien, ce qui semble plus pratique, la masse par la longueur et le temps : M = L3.T-2
On peut donc définir une unité théorique de masse comme étant : la masse ponctuelle qui génère, à la distance d´un mètre, une déformation de l´espace-temps donnée ou une accélération de un mètre par seconde par seconde.
Evidemment, l´unité de masse ainsi définie est astronomique. Il conviendrait d´utiliser dans la vie courante un sous-multiple. Par exemple 10-10 de cette unité vaudrait ? 1,5 kg.
Dans un tel système (qui apparaît plus cohérent qu´un système basé sur trois grandeurs fondamentales dont l´une peut être définie par les deux autres) les unités de mécanique dérivées ne dépendent que de deux unités fondamentales :
Si on définissait l´unité de masse comme 10-10 de la masse ponctuelle qui génèrerait à 1 mètre une accélération de 1 m.s-2, le kilogramme étalon deviendrait une pièce de musée, et on ferait disparaître du tableau des constantes le facteur k de la formule de Newton (qui est un nombre irrationnel, tandis que 10-10 est un nombre rationnel).
On objectera peut-être que cette définition de l´unité de masse comme la masse qui détermine à une distance donnée un champ de gravitation donné (ou une courbure de l´espace-temps déterminée) suppose que la masse gravitationnelle et la masse d´inertie sont la même masse. Or un doute est apparu ces dernières années sur l´unicité de ces deux types de masses. Mais aucune expérience, jusqu´à ce jour (2005), n´a permis de les distinguer.
Il est vrai qu´une expérience est en cours pour tenter de faire apparaître une différence jusqu´ici insensible, ce qui mettrait en défaut la relativité générale.
Si cette expérience faisait apparaître, pour les objets matériels, un même rapport proche de 1 entre leur masse d´inertie et leur masse gravitationnelle, elle n´aurait pour conséquence qu´une petite modification du coefficient de la formule de Newton, qui gagnerait ainsi en précision.
Il en serait autrement si cette expérience faisait apparaître que, pour des objets matériels différents, le rapport entre la masse d´inertie et la masse gravitationnelle varie d´un objet à l´autre. Il apparaîtrait alors que deux masses gravitationnelles rigoureusement égales, placées dans le même champ de gravitation, et donc soumises à la même force, prendraient des mouvements différents. On ne pourrait alors plus parler d´une "qualité de l´espace-temps" à l´endroit où elles ont été placées. Un tel résultat d´expérience nous contraindrait à déduire que la masse d´un objet matériel ne peut pas être déterminé par un nombre : « Je voudrais un kilo de pommes de terre - Un kilo gravitationnel ou un kilo d´inertie ? » La grandeur physique "masse" n´existerait plus, et l´on serait contraint de préciser "masse d´inertie" ou "masse gravitationnelle", comme on était autrefois obligé de préciser "kilogramme-poids" ou "kilogramme-masse". Mais alors, le kilogramme étalon, serait-il l´unité de masse gravitationnelle ou bien l´unité de masse d´inertie ?
En attendant qu´un résultat expérimental nous prouve qu´il existe bien deux grandeurs physiques "masse", et que par conséquent on ne peut plus parler d´une qualité de l´espace-temps en un point, pourquoi ne pas définir l´unité de masse à partir du mètre et de la seconde, comme la masse ponctuelle qui génère, à la distance de 1 mètre, une déformation de l´espace-temps donnée ou une accélération de 1 mètre par seconde par seconde ?
si on faisait disparaître le kilo comme unité de masse ?
Modérateur : Modérateurs
Une telle définition n'aurait pas beaucoup de sens physique il me semble, une telle masse ne pouvant pas être ponctuelle. Ce serait donc un étalon qui ne correspond à rien de physiquement réalisable.
Par contre, en physique fondamentale, on ne fait pas trop la différence entre masse et énergie, et on exprime en général la masse des particules en unité d'énergie...
A+
Par contre, en physique fondamentale, on ne fait pas trop la différence entre masse et énergie, et on exprime en général la masse des particules en unité d'énergie...
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