Bonjour,
Le mot de pesanteur revient régulièrement dans les messages. L'examen des interventions, ainsi que de sites sur le Oueb et autres, me donnent l'impression que c'est un concept en fait assez flou. Après quelques efforts pour essayer de clarifier ce que j'en comprend, je suis arrivé à une définition que je soumet.
J'ai conscience que l'approche proposée est différente de ce qu'on voit usuellement (si quelqu'un connaît un texte présentant la même approche que ci-dessous, ça m'intéresse grandement), et je m'attend à des réactions virulentes de certains, qui n'y verront rien d'autre qu'une intervention de troll arrogant ne comprenant rien à la physique et cherchant néanmoins à la modifier; mais elle me semble "solide", et en particulier bien adaptée à la compréhension ultérieure de la relativité générale (tout en n'en parlant pas!).
Définition proposée:
Etant donné un référentiel, la pesanteur en un point donné est par définition ce qu'indique un accéléromètre situé en ce point et immobile dans le référentiel.
Les points saillants de cette définition sont les suivants:
- Cette définition montre clairement la pesanteur comme une notion relative, une notion qui dépend du référentiel choisi. La donnée d'un référentiel est strictement nécessaire à cause du mot "immobile". La notion d'immobilité est relative. Elle ne peut être définie que relativement à un référentiel.
- Cette définition ne parle pas de gravitation, d'entraînement, ni même de force. Uniquement d'accélération. La définition ne parle pas de cause, juste de mesure. La pesanteur est ce que mesure un accéléromètre, indépendamment de toute cause.
Le côté relatif de la pesanteur est rarement mis en avant. Il est usuel de parler de la pesanteur sans préciser le référentiel. Examinons ces usages.
La pesanteur terrestre
Le cas le plus courant est la pesanteur terrestre, c'est à dire la pesanteur dans un référentiel terrestre, dans lequel la Terre en tant que solide est fixe. Dans ce référentiel, les astres lointains tournent. L'intensité de la pesanteur terrestre à la surface et à l'équateur est de 9.78 m/s², et 9.83 m/s² aux pôles. L'intensité de la pesanteur pour les astres lointains tend vers l'infini avec la distance.
La pesanteur dans le référentiel géocentrique
C'est la pesanteur dans le référentiel du centre de la Terre, et dans lequel les astres lointains sont immobiles. L'intensité de la pesanteur géocentrique à la surface et à l'équateur est de 9.81 m/s² et 9.83 m/s² aux pôles. L'intensité de la pesanteur géocentrique pour les astres lointains est nulle.
La pesanteur dans le référentiel géocentrique est donnée par la formule de la gravitation de Newton avec comme masse attractive la Terre. La contribution des autres astres (Lune, Soleil) à la pesanteur géocentrique est nulle.
L'impesanteur
On dit souvent que les astronautes dans une capsule ou une station spatiale en orbite sont en situation d'impesanteur. La pesanteur pour eux est nulle. De quoi parle-t-on? Il ne s'agit pas de la pesanteur terrestre, celle-ci n'étant pas significativement différente à la surface terrestre et à 300 km de celle-ci. En fait, on parle de la pesanteur relative à la station spatiale elle-même, la pesanteur définie dans un référentiel où la station spatiale est immobile.
On voit alors que la sensation de pesanteur est liée à notre environnement immédiat. A la surface de la Terre, la pesanteur est celle dans le référentiel terrestre parce que notre environnement immédiat, le sol, les bâtiments, sont immobiles dans le référentiel terrestre.
En orbite, il faut donc distinguer la pesanteur terrestre, la pesanteur géocentrique, et la pesanteur relative à la station. Les deux premières sont de l'ordre de 9 m/s², la seconde ayant une intensité légèrement plus grande; la troisième est quasi-nulle.
Pourquoi le flou usuel
La pesanteur étant définie comme une notion relative, on ne devrait pas pouvoir parler de cause de la pesanteur dans l'absolu. On ne peut parler que de la cause de la différence de pesanteur entre deux référentiels.
Cette distinction est fondamentale, mais contraire à l'intuition et à ce qu'on apprend le plus souvent. La pesanteur étant relative à un référentiel, elle ne peut pas avoir de cause absolue, sauf s'il existe un ensemble particulier de référentiels. Et réciproquement, une cause absolue de la pesanteur revient à définir un ensemble particulier de référentiel.
La mécanique classique suit exactement l'approche non relative: elle définit à la fois une cause absolue à la pesanteur, et un ensemble particulier de référentiels, les référentiels galiléens.
En mécanique classique, la pesanteur mesurée dans un référentiel galiléen est appelée la gravitation. En général présentée comme une force, il s'agit plutôt d'une accélération, suivant la définition même de la pesanteur donnée ici. La différence entre la pesanteur dans un référentiel quelconque et un référentiel galiléen est appelé "accélération d'entraînement".
Tout le flou autour de la notion de pesanteur vient, àmha, du mélange entre la vue classique d'une pesanteur absolue associée à une classe de référentiels privilégiés, et la vue "relativiste" qui amène par exemple à différentier pour une station spatiale la pesanteur terrestre (non nulle) et la pesanteur relative à la station (nulle, notion d'impesanteur). Comme la RG tranche en faveur de la vision relativiste, la pesanteur devrait être, àmha, présentée comme telle, c'est à dire comme proposé dans ce message.
Cordialement,
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Envoyé par Stan_94 
est que l’on ressent une accélération uniquement si celle-ci déforme notre corps. C’est le cas par exemple quand l’application de la force ne se fait que sur un (des) point(s) de notre corps, la transmission aux autres points se faisant de manière plus ou moins élastique ce qui induit une déformation (cas d’une accélération dans un véhicule par ex.).