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Chapitre 7. Champs et matière

Pages 239 à 289

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  • Gialis, D.
  • et Désert, F.-X.
(2015). Chapitre 7. Champs et matière. Relativité générale et astrophysique : Problèmes et exercices corrigés (p. 239-289). EDP Sciences. https://stm.cairn.info/relativite-generale-et-astrophysique--9782759818969-page-239?lang=fr.

  • Gialis, Denis.
  • et al.
« Chapitre 7. Champs et matière ». Relativité générale et astrophysique Problèmes et exercices corrigés, EDP Sciences, 2015. p.239-289. CAIRN.INFO, stm.cairn.info/relativite-generale-et-astrophysique--9782759818969-page-239?lang=fr.

  • GIALIS, Denis
  • et DÉSERT, François-Xavier,
2015. Chapitre 7. Champs et matière. In : Relativité générale et astrophysique Problèmes et exercices corrigés. Les Ulis : EDP Sciences. Grenoble Sciences, p.239-289. URL : https://stm.cairn.info/relativite-generale-et-astrophysique--9782759818969-page-239?lang=fr.

Notes

  • [1]
    En prenant garde à la métrique :
    Description de l'image par IA : epsilon indice k t exposant i j position de base égale epsilon indice i j k t
    , mais
    Description de l'image par IA : epsilon exposant i t position de base indice j k position de base égale négatif epsilon indice i t j k position de base point
    , pour i, j et k dans {x, y, z}.
  • [2]
    On ne confondra pas ce vecteur avec le quadri-vecteur courant électrique.
  • [3]
    On choisit comme coordonnée temporelle c t (au lieu de t) : cela implique que
    Description de l'image par IA : suscrire dérivée partielle avec flèche droite indice t position de base opérateur point suscrire dérivée partielle avec flèche droite indice t position de base égale négatif parenthèse gauche 1 moins r indice s position de base divisé par r parenthèse droite
    .
  • [4]
    avec
    Description de l'image par IA : suscrire Gamma majuscule en normal avec tilde indice t t exposant r position de base égale Gamma majuscule en normal indice t t exposant r position de base divisé par c au carré
    , en coordonnées {ct, r, θ, φ}.
  • [5]
    La condition 1 − rs/R > 0, donc R > rs est moins forte puisqu’elle aboutit à
    Description de l'image par IA : R majuscule inférieur à début fraction début racine carrée 3 fin racine carrée c sur début racine carrée 8 pi rhô indice 0 position de base fin racine carrée G majuscule fin fraction
    .
  • [6]
    Voir la remarque page 274.
  • [7]
    Cela est vrai toujours en raison de la contraction ϵνμλσ nν et du caractère antisymétrique de ϵ.
  • [8]
    On dit que le champ magnétique est gelé dans le plasma.
  • [9]
    Rappelons que :
    Description de l'image par IA : parenthèse gauche suscrire u avec flèche droite opérateur point suscrire nabla avec flèche droite parenthèse droite parenthèse gauche f suscrire v avec flèche droite parenthèse droite égale parenthèse gauche suscrire u avec flèche droite opérateur point suscrire nabla avec flèche droite f parenthèse droite suscrire v avec flèche droite f parenthèse gauche suscrire u avec flèche droite opérateur point suscrire nabla avec flèche droite parenthèse droite suscrire v avec flèche droite
    .

La signification physique des composantes du tenseur énergie-impulsion est illustrée via un exemple simple dans un espace-temps de Minkowski.1 – Dans (0), on mesure une densité n de particules qui ont chacune une vitesse v donc une énergie m γ c2 avec . La densité d’énergie du gaz dans (0) est donc ε = n m γ c2.2 – Pendant un intervalle de temps dt, il passe un volume à travers dS correspondant à un parallélépipède dont la base est dS et la hauteur v cos θ dt. Ce volume a une densité de particules (ayant la vitesse souhaitée) égale à une fraction sin θ dθ dφ/4π de la densité totale. Le flux de particules (ou nombre de particules par unité de temps traversant dS) est donc
Chacune de ces particules a pour quadri-vecteur impulsion . Le flux d’impulsion a donc pour composantes
Le quadri-vecteur flux surfacique total d’impulsion s’obtient en intégrant sur toutes les directions :
ce qui devient, avec p = m γ (c, v sin θ cos φ, v sin θ sin φ, v cos θ),3 – D’après la question précédente, on peut trouver de la même façon les flux surfaciques d’impulsion à travers, respectivement, les surfaces d’équations x = constante et y = constante :
Enfin, le nombre de particule par unité de surface traversant une surface d’équation t = constante pendant dt est égale à n c dt puisque le fluide est localement au repos dans (0). Le quadri-vecteur impulsion de toute particule peut se décomposer de la façon suivante : p = p|| + p⊥, avec , une composante colinéaire à l’axe du temps et identique pour chacune des particules, e…


Date de mise en ligne : 01/06/2022