Orbite et gravité

[capitaine1964]

bonjour , je ne comprends, pas cette notion d'objet en orbite sensé tomber en permanence.
quelqu'un peut-il m'expliquer. Merci
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[Sethy]

bonjour , je ne comprends, pas cette notion d'objet en orbite sensé tomber en permanence.
quelqu'un peut-il m'expliquer. Merci

Un corps sur lequel ne s'exerce aucune force continue sa route en ligne droite (ou reste immobile).

Pour que le corps "orbite", il faut qu'à tout moment les forces de gravitation agisse sur lui pour le ramener vers la planète.

Du reste, il se passe la même chose avec une fronde. Tant qu'on tient les 2 brides, on exerce cette force de rappel et dès qu'on en lâche une, la pierre s'arrête de décrire une orbite et file en ligne droite vers sa cible.

[coussin]

Prenez une pierre et lancez-la. Elle va tomber et atterrir quelques mètres plus loin.
Prenez une carabine et tirez. La balle, si elle ne rencontre rien, va elle aussi tomber plusieurs centaines de mètres plus loin.
Maintenant, extrapolons : lancez une pierre avec une force surhumaine. Celle-ci va tomber peut-être quelques milliers de kilomètres plus loin si vous êtes un super héros.

Maintenant, je pense qu'il est concevable qu'il existe la situation où vous lancez la pierre avec juste la bonne force pour que celle-ci parcourt en fait toute la circonférence de la Terre. En négligeant toute perte d'énergie, la pierre maintenant ne tombe plus vraiment puisqu'elle décrit maintenant une orbite. Dans certains texte, plutôt de vulgarisation, on aime décrire cette situation en disant que la pierre "tombe en permanence" sans jamais rencontrer le sol...

[f6bes]

Prenez une pierre et lancez-la. Elle va tomber et atterrir quelques mètres plus loin.
Prenez une carabine et tirez. La balle, si elle ne rencontre rien, va elle aussi tomber plusieurs centaines de mètres plus loin.
Maintenant, extrapolons : lancez une pierre avec une force surhumaine. Celle-ci va tomber peut-être quelques milliers de kilomètres plus loin si vous êtes un super héros.

Maintenant, je pense qu'il est concevable qu'il existe la situation où vous lancez la pierre avec juste la bonne force pour que celle-ci parcourt en fait toute la circonférence de la Terre. En négligeant toute perte d'énergie, la pierre maintenant ne tombe plus vraiment puisqu'elle décrit maintenant une orbite. Dans certains texte, plutôt de vulgarisation, on aime décrire cette situation en disant que la pierre "tombe en permanence" sans jamais rencontrer le sol...

Bsr à toi,
Qu'elle décrive un orbite , je veux bien, et ..là haut...il n'y a rien qui ne la ralentisse ( enfin presque rien!).
mais elle est tout de meme soumise à la gravité qui devrait la ramener sur terre ?
Faut certainement lui donner de temps en temps u n coup de pouce pour qu'elle n'ait pas tendance
à rejoindre le plancher des vaches ?
Bonne soirée

[A voir en vidéo sur Futura]

[coussin]

Dans l'air, bien sûr. J'ai précisé "En négligeant toute perte d'énergie". La condition d'orbite est que le truc lancé revienne à la même position et avec la même vitesse après avoir parcouru la circonférence de la Terre. Avec les frottements de l'air, ça ne peut arriver qu'en fournissant de l'énergie (via un système de propulsion) au truc qui "tombe".

[capitaine1964]

l'orbite de la fronde s'exerce par l'action mécanique du bras , cela pourrait correspondre à une vitesse de propulsion initiale donnée à un objet.
Mais ensuite , comment va s'exercer, la force de retenue sur l'objet qui l'empèche de partir au loin?
Avec la fronde , on comprend , mais un objet en orbite ?
Sur le fait de tomber en permanence , ne peut-on pas dire cela aussi d'un avion en vol qui tombe en permanence mais que la vitesse empêche de tomber.
On voit bien le coté absurde la chose , soit on tombe , soit on ne tombe pas.

[Sethy]

l'orbite de la fronde s'exerce par l'action mécanique du bras , cela pourrait correspondre à une vitesse de propulsion initiale donnée à un objet.
Mais ensuite , comment va s'exercer, la force de retenue sur l'objet qui l'empèche de partir au loin?

Je n'ai pas compris ce que vous vouliez dire.

Avec la fronde , on comprend , mais un objet en orbite ?

Dans la fronde, la pierre veut en permanence aller en ligne droite. C'est parce qu'on applique une force qui retient les deux lanières qu'en permanence elle est déviée de sa trajectoire et reste à même distance du poignet du lanceur (jusqu'au moment où il libère un des liens).

Il y a 2x le principe d'action/réaction. La pierre exerce une force (action) sur le fond de la fronde, la solidité de la matière de la fronde agit en réaction. L'effort est transmis par les lanières qui exercent à leur tour une force sur le poignet, qui en réaction retient les lanières.

Sur le fait de tomber en permanence , ne peut-on pas dire cela aussi d'un avion en vol qui tombe en permanence mais que la vitesse empêche de tomber.
On voit bien le coté absurde la chose , soit on tombe , soit on ne tombe pas.

Ce n'est pas la vitesse mais la poussée des moteurs (force).

Si l'avion allait en ligne droite, il s'éloignerait progressivement de la terre, puisque celle-ci est ronde.

[mach3]

Dans certains texte, plutôt de vulgarisation, on aime décrire cette situation en disant que la pierre "tombe en permanence" sans jamais rencontrer le sol...

Une orbite est une trajectoire de chute libre. Littéralement. En physique classique un objet qui n'est soumis qu'à son poids est en chute libre. Par définition. Je ne vois rien à redire à l'emploi du mot tomber, si ce n'est pour établir une différence artificielle entre trajectoire de chute libre qui coupe la surface de la Terre et une qui ne la coupe pas. Les deux sont des orbites. Les deux sont des chutes. Dans les deux cas l'objet tombe. Vouloir différencier les deux c'est limite Aristote...

m@ch3

[coussin]

Une orbite est une trajectoire de chute libre. Littéralement. En physique classique un objet qui n'est soumis qu'à son poids est en chute libre. Par définition. Je ne vois rien à redire à l'emploi du mot tomber, si ce n'est pour établir une différence artificielle entre trajectoire de chute libre qui coupe la surface de la Terre et une qui ne la coupe pas. Les deux sont des orbites. Les deux sont des chutes. Dans les deux cas l'objet tombe. Vouloir différencier les deux c'est limite Aristote...

m@ch3

Je suis d'accord mais c'est un discours de physicien et c'est ce discours que le primoposteur ne comprends pas (si j'ai bien saisi la problématique).
Dans le langage courant, tomber c'est toucher le sol. Hors, une orbite est une trajectoire qui ne touche pas le sol.
D'où, ce fil.

[f6bes]

Je suis d'accord mais c'est un discours de physicien et c'est ce discours que le primoposteur ne comprends pas (si j'ai bien saisi la problématique).
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Remoi,
Et c'est bien dans ce sens là (néophyte) que la réponse doit tendre.
Merci.
Bonne journée

[Rachilou]

Bonjour,



Bien entendu que, Newton en disant que la lune tombait de 0.00136m/s, voulait tout simplement dire que la lune était déviée de sa trajectoire linéaire de 1.36mm/s en direction de la normale de la dite trajectoire linéaire. Ce qui faisait bien évidemment parcourir à la lune une trajectoire circulaire (mais en vérité polygonale) à n côtés.
Ne pas oublier que la trajectoire d'un satellite doit être vue comme une trajectoire polygonale ramené à autant de côtés souhaités.


C'est pour expliciter le parallèle, entre la pomme et la lune ayant tendance à tomber tout deux sous l'effet de la force de gravitation, que Newton à certainement du utiliser ce terme, qui en vérité est tout à fait "juste".
Il est vrai que l'expression "tomber" s'apparente tout autant à une perte d'"altitude", parce que les objets autour de nous dans tous les cas, se trouvent à des vitesses nulles ou très faibles sur le plan horizontal.

Il faut savoir qu'à hauteur d'homme, un objet doit se trouver à environ 7.9km/s pour ne jamais "perdre de l'altitude", mais il tombera toujours.


J'avais développé (sans prétention et pour le côté ludique) une discussion sur le calcul indirect de la vitesse de satellisation d'un objet autour de la terre, en exemple à partir de moindre information en essayant de suivre le même raisonnement que Newton avec sa "pomme"

http://forums.futura-sciences.com/ph...-minimale.html

[pm42]

J’ai du mal à suivre le truc sur le polygonal à n côté, autant qu’on souhaite mais pas circulaire.

[capitaine1964]

tout cela me dépasse.
pourriez vous m'expliquer cette phrase qui pour moi n'a aucun sens :
Il faut savoir qu'à hauteur d'homme, un objet doit se trouver à environ 7.9km/s pour ne jamais "perdre de l'altitude", mais il tombera toujours.
je me sens comme un enfant devant un magicien qui se servirait de la manipulation des mots et d'une complexité crée par lui même pour réaliser ses tours.
Car au fond la terre tourne comme un manège à plus de 1000kms heures et l'eau du verre et du lac n'est nullement troublée pendant des millénaires , c'est extraordinaire.

[antek]

Il faut savoir qu'à hauteur d'homme, un objet doit se trouver à environ 7.9km/s pour ne jamais "perdre de l'altitude", mais il tombera toujours.

En supposant une absence d'atmosphère et l'objet tournant autour du centre de masse de la terre.

L'objet tombe car la gravité le fait tomber.
Mais comme la surface de la terre est courbe, et que à cette vitesse la courbe de sa descente est celle de la surface de la terre, il tombe sans jamais atteindre le sol qui se dérobe en permanence.
Il est en orbite.

[capitaine1964]

est ce qu'on pourrait avoir un exemple concret d'une force permanente ( qui n'est pas une force mais une déformation de l'espace temps d'après ce que je l'ai lu sans avoir compris d'ailleurs )
qui ne se concrétiserait jamais dans ses effets ,
et dont la courbure de la terre et la vitesse de l'objet se joueraient en permanence.
Par exemple avec un aimant ?
Avez vous des exemples récents d'expérience de mesure de la gravité (attraction entre 2 objets ), ça m'intéresserait.

[mach3]

Dans tout mouvement circulaire uniforme, la force qui s'applique est centripète.
Un mouvement circulaire uniforme, c'est un mouvement caractérisé par une accélération de valeur constante et toujours orientée vers le centre. L'accélération vaut v²/r (ca se démontre), avec r le rayon et v la vitesse.
Un objet situé à une altitude raisonnable (~100km), subit une accélération due à la gravitation de ~9m/s² dirigée vers le centre de la Terre. On peut facilement calculer la vitesse horizontale qu'il doit avoir pour respecter la condition a=v²/r du mouvement circulaire uniforme. C'est de l'ordre de 7-8km/s.

m@ch3

[Sethy]

est ce qu'on pourrait avoir un exemple concret d'une force permanente ( qui n'est pas une force mais une déformation de l'espace temps d'après ce que je l'ai lu sans avoir compris d'ailleurs )
qui ne se concrétiserait jamais dans ses effets ,
et dont la courbure de la terre et la vitesse de l'objet se joueraient en permanence.
Par exemple avec un aimant ?

En repiquant l'idée à "un grand" , la chaise sur laquelle tu es assis ... et qui s'oppose en permanence à ce que tu chutes (tu suives la géodésique de l'espace-temps).

[mach3]

Je vais essayer d'être encore plus concret et de bien décomposer le truc.

On a une force centripète, c'est à dire que quoi qu'il arrive, quelque soit la position ou la vitesse de l'objet, il y a une force dirigée vers le centre de la planète. Une force veut dire une accélération, et dans la même direction. Dans le cas de la Terre, le champ de gravitation engendre, pour tout objet (pas des objets trop lourds hein, il faut que ça reste raisonnable par rapport à la masse de la Terre), une accélération dirigée vers le centre de la Terre et dont la valeur ne dépend que de l'altitude : 9,8m/s² au sol, 9,5m/s² à 100km d'altitude, 9,2m/s² à 200km d'altitude.

Si on lâche un objet sans vitesse initiale par rapport à la Terre à 200km d'altitude, sa vitesse vers le bas va augmenter de 9,2m/s à chaque seconde (et ce rythme va augmenter au fur et à mesure qu'il descend, car l'accélération de la pesanteur augmente quand l'altitude diminue). Il va descendre, inexorablement. Rien d'inattendu.

Si on lâche cet objet à 200km d'altitude avec une vitesse horizontale importante, par exemple 10km/s, alors en 1 seconde, il aura parcouru 10km vers la droite (mettons) et 4,6m vers le bas (en accélérant verticalement à 9,2m/s² et en partant d'une vitesse verticale nulle, la première seconde on parcourt verticalement 4,6m). A quelle distance se trouve l'objet du centre de la Terre alors? et quelle altitude ça fait? Initialement il est à 6570km. Il parcourt 10km latéralement, donc avec un coup de pythagore (racine de 6570²+ 10²), il est à 6570km + 7,6m. Il a aussi parcouru 4,6 verticalement il est donc à 6570km + 3m du centre (moyennant une très légère approximation). Notre objet, pourtant bien accéléré vers le centre de la Terre, se trouve maintenant à 200,003km d'altitude, alors qu'il était à 200km d'altitude la seconde d'avant : en terme d'altitude, il monte! et il monte assez vite, 3m en une seconde!

La vitesse initiale horizontale a forcément pour effet d'éloigner l'objet de la Terre. Sans l'accélération de la pesanteur, l'objet partirait tout droit, sur une trajectoire perpendiculaire à la droite entre le centre de la Terre et l'objet dans sa position initiale, il s'éloignerait donc à jamais. L'accélération de la pesanteur, dirigé vers le centre, fait progressivement apparaitre une composante verticale à la vitesse qui aura pour effet de rapprocher l'objet de la Terre, mais si cette composante n'augmente pas assez vite, elle ne compensera pas et l'objet s'éloigne. Dans le cas à 10km/s de vitesse initiale, cela finira par compenser, au bout d'un long moment. L'objet sera sur une orbite très elliptique (il montera sur des milliers de kilomètres, puis redescendra d'autant, périodiquement). Au delà de 11km/s (la vitesse de libération), ça ne compense jamais, l'objet ne redescend jamais.

Si on choisi une vitesse un peu plus faible, comme 7km/s, alors les calculs montrent que l'altitude ne change pas et reste de 200km. L'augmentation de vitesse verticale compense exactement l'éloignement dû à la vitesse horizontale initiale. On a une orbite circulaire. L'objet ne descend pas, ne monte pas.

m@ch3