Principe d'équivalence d'Einstein, chute libre

[obladi]

Bonsoir,

Je viens de lire sur wiki la phrase suivante :

Dans un ascenseur en chute libre, si les parois sont opaques, un observateur à l'intérieur voit tous les objets qui l'entourent dégagés de toute gravitation, en impesanteur, soumis à la seule loi de l'inertie ou d'autres forces extérieures qui peuvent s'exercer sur eux (tels l'électromagnétisme, des poussées du physicien ou des chocs entre eux). Le référentiel de la cabine d'ascenseur est donc un référentiel inertiel (galiléen), local et de durée limitée en général.

Voici mes questions :

Peut-on dire qu'un corps humain en chute libre par rapport à un champ gravitationnel serait capable de supporter
une accélération d'une intensité quelconque 100G, 1000G, puisque le référentiel se comporte comme un référentiel
inertiel ?

Est-ce qu'un satellite en orbite autour d'un astre est aussi un référentiel inertiel, puisque en quelque sorte il
est constamment en chute libre ?

Merci d'avance pour vos réponses
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[Resartus]

Au premier ordre, le référentiel dans lequel se trouve un objet en chute libre est en effet inertiel. Un bon exemple est un satellite dans lequel la gravité est "presque" nulle. Et peu importe qu'on tourne autour de la terre, ou d'une comète minuscule (comme rosetta), ou d'un trou noir.
C'est exactement vrai au centre de gravité de l'objet.

Par contre, si on s'éloigne un peu de ce point central, il va apparaitre une microgravité, et la manière dont varie cette microgravité va donner des indications sur la nature du champ de gravitation auquel on est soumis.

C'est ce qui explique les marées : les points les plus prés de la lune sont plus attirés que le centre de gravité de la terre, et les point les plus éloignés moins. On pourrait donc savoir, grâce à ces marées, que la lune existe, même si elle était invisible.
Et près d'un trou noir, ces phénomènes de marée seraient colossaux (cf interstellar, si vous avez vu ce film)

[YobiTrix]

Bonjour
@Restartus
oui pour les marées (sauf si trou noirs massifs ou super massif, peu dense, peu ou pas de forces de marrée )
@Obladi
en chute libre (sans vitesse initiale, ou en orbite avec vitesse initiale) un corps humain ne sentirait rien de plus à 100g ou à 1000g, à mon humble avis
à bientôt

[obladi]

Bonsoir,

Merci pour vos explications, j'y vois un peu plus clair, je crois !

C'est drôle de penser que l'on puisse subir une très forte accélération sans en être incommodé. Mais si chaque
atome constituant mon corps est soumis à la même accélération (sur une très courte distance le champ gravitationnel
ne variant presque pas), je ne vais subir qu'une simple translation dans l'espace, sans déformation ni compression.

Est-ce que cette petite explication naïve tient la route ?

@YobiTrix
Je me demandais : pourquoi pas de marée si super massif et peu dense ? Y a-t-il un critère pour définir "peu dense" ?

Merci et à bientôt

[A voir en vidéo sur Futura]

[YobiTrix]

RE,
Je pense que ton explication tient la route, en revanche, pour se retrouver dans la situation ou l'on passe de 1g à la situation que tu décris, il va falloir subir pas mal d'accélérations (beaucoup voyager !). Mais je pense que ta question se limitait à seulement la situation finale : tomber à 1000g
Pour les super massifs, ils sont peu denses car très volumineux. Et pas de marée parce que la variation est plus progressive, tu tombes en douceur au lieu d'être déchiré en petits morceaux

[YobiTrix]

PS : Une force de marée c'est quand tu tombes les pieds devants et que la vitesse de tes pieds est supérieure à la vitesse de ta tête (ça fait mal)

[obladi]

Super! Oui c'était la situation finale, mais merci d'avoir évoqué la "mise en situation", j'avais pas pensé à ce que cela implique!
Bonne soirée!

[obladi]

Super! Oui c'était la situation finale, mais merci d'avoir évoqué la "mise en situation", j'avais pas pensé
à ce que cela implique!
Bonne soirée!

[mike.p]

jolie question ... le principe d'équivalence battu en brèche par le bon sens mais non, cela vient de notre expérience dans les véhicules sur route où la retransmission de l'accélération des roues vers chaque cellule du corps humain se fait par contact. C'est un phénomène très complexe, que nous connaissons très bien. Mettez un cube de crème glacée et un cube d'acier puis utilisez un baton pour leur donner la même impulsion olympique. Le dernier est rigide et sa forme sera à peu près conservée dans le processus, pour le premier préparez les éponges. Si vous remplacez le cube par un bonhomme de neige , ce sera peut être plus convaincant.

Dans un champ de gravitation, il n'y a rien de tel. Ce n'est pas la poussée sur la tête , le pied ou le dos qui confère le mouvement global mais ( au choix ) la force de Newton ou la courbure relativiste qui agit , par le principe en question, de manière parfaitement équivalente sur chaque particule pesante de l'ensemble. Il n'y a pas l'effet crème glacée ou coup du lapin.

Il faut un petit peu nuancer avec les phénomènes de marée décrits par Yobitrix.

Conclusion 100 G par l'effet d'un moteur ou 100 G gravitationnels, ce n'est pas du tout la même chose