le train et le sauteur

wolfram · 17/07/2007, 00h24

bonjour

je me trouve dans un train en mouvement (vitesse sup a 200 km/h) si je saute dans le wagon et n'ai plus de point d'attache au train (le court instant du saut) pourquoi je semble rester au meme point de depart dans le train (alors que je devrai dans une logique enfantine reculer ou avancer selon le sens). un peu aussi la meme idee qui est pourquoi quand je saute la rotationde la terre ne m'est pas perceptible.

je fais l'experience de la chose mais je me demande pourquoi ! et si mon impression est juste (c une mesure plus qu'empirique)?

par avance merci

par ailleurs, si vous connaissez des ouvrages scientifiques pour nuls comme moi histoire de reprendre ce que j'ai delaissé au college et lycee merci.

Calvert · 17/07/2007, 00h43

Salut!

Pour faire rapide avant d'aller dormir:

c'est ta propre inertie qui est responsable de ce phénomène. En fait, tu es entraîné à la même vitesse que le train (et tu ne subis pas de frottement, l'air contenu dans le train se déplaçant avec celui-ci), donc, même lorsque tu quittes le sol, tu poursuis ta route en ligne droite et à la même vitesse, et tu retombes d'où tu es parti.

C'est bien sûr très différent si le train accélère, où si le train tourne!

Pio2001 · 17/07/2007, 01h41

C'est ça, en fait, tu ne t'en aperçois pas, mais tu sautes avec élan... Un élan de plus de 200 km/h, ce n'est pas rien !

patdx · 17/07/2007, 10h22

Il faut rendre hommage à Galilée d'avoir trouvé la réponse :
voir une présentation très accessible et pédagogique du principe d'inertie

http://villemin.gerard.free.fr/Scienmod/Galilee.htm

le site, réalisé par un ingénieur, permet de renouer aisément avec des notions fondamentales (en physique, en maths) ...

cordialement

Michel (mmy) · 17/07/2007, 10h41

Citation:

Posté par Pio2001

C'est ça, en fait, tu ne t'en aperçois pas, mais tu sautes avec élan... Un élan de plus de 200 km/h, ce n'est pas rien !

Je fais mieux. 800 km/h. Ou 30 km/s. Ou 250 km/s. Ou plus encore.

Question de point de vue.

Cordialement,

wolfram · 17/07/2007, 17h35

merci beaucoup l'explication est effectivemment simple mais maintenant je sais !

Ledescat · 17/07/2007, 17h46

Tiens, va-donc voir là si tu veux, on a traîté du même sujet (avec un bus

) :
http://forums.futura-sciences.com/thread155739.html

Ledescat · 17/07/2007, 17h54

En revanche, la Terre, elle , n'est en toute rigueur pas un référentiel galiléen (le train non plus finalement mais bon passons). La rotation de la Terre a tendance à t'éjecter vers l'extérieur (force centrifuge), mais ton poids est nettement supérieur à l'effet de la force entrifuge. (la variation de g sur Terre dûe à cette force centrifuge est de l'ordre de 0.02 m/s² si je ne m'abuse)
Sur une courte expérience (saut, lâché de balle etc...), tu pourras considérer la Terre comme un référentiel galiléen, car en fin de compte tu suivras à vitesse uniforme un bout de la tangente (ligne droite) à la Terre pendant ce temps.
Mais pour de longues expériences (précises qui plus est) , tu te rendras compte que la rotation de la Terre n'est absolument pas négligeable. Renseigne-toi à ce sujet sur l'expérience du pendule de Foucault

.
Enfin, pour toutes ces expériences, n'oublie pas que l'atmosphère suit la Terre à la même vitesse qu'elle !

wolfram · 17/07/2007, 18h17

merci beaucoup

tres cordialement

siegfriedou · 17/07/2007, 18h49

Bonjour à tous.
je suis un peu dans le cas de ce cher Wolfram (en un peu plus simplet quand même).
Je désirais juste savoir une chose.
Si l'atmosphère suit la Terre à la même vitesse qu'elle, un objet qui n'est pas en contact constant avec cette dernière est-il soumis à la vitesse de rotation de la Terre. Pour faire simple (je comprends toujours mieux les exemples concrêts) : si je me découvre un superpouvoir et réalise un saut de 10 km à la verticale, vais-je retomber au même endroit?
Pareil pour un hélicoptère : doit-il corriger son vol stationnaire de la rotation de la terre?

merci pour vos lumières

Michel (mmy) · 17/07/2007, 19h11

Citation:

Posté par siegfriedou

Si l'atmosphère suit la Terre à la même vitesse qu'elle, un objet qui n'est pas en contact constant avec cette dernière est-il soumis à la vitesse de rotation de la Terre.

Oui et non.

Citation:

Pour faire simple (je comprends toujours mieux les exemples concrêts) : si je me découvre un superpouvoir et réalise un saut de 10 km à la verticale, vais-je retomber au même endroit?

Non. Plutôt que d'invoquer la force de Coriolis, revenons encore une fois aux bases. Quand on est immobile par rapport au sol, on est entraîné par la rotation de la Terre. A l'équateur et à l'altitude 0, ça donne, relativement au centre de la Terre, une vitesse horizontale de 1667 km/h (40000 km en 24 h). Mais si tu montes de 10 km, la vitesse nécessaire pour suivre la rotation est un peu plus grande, de l'ordre de 6410/6400 fois plus grande (0,16% de plus), le rayon étant arrondi (!) à 6400 km, simplement parce que la longueur du cercle à parcourir est un peu plus grande.

Quand tu quittes le sol, tu le fais avec une vitesse horizontale vers l'est de 1667 km/h, à la vitesse du sol. Comme tu vas à la verticale, tu gardes cette vitesse horizontale (le principe d'inertie dit que s'il n'y aucune force, la vitesse est constante: or ici il n'y a pas de force horizontale, sauf une toute petite par l'air, celui-ci suivant la rotation). Mais comme c'est celle du sol, elle est un poil trop faible (les 0,16%) pour suivre le mouvement de rotation à l'altitude de 10 km: le sol se barre vers l'est relativement à toi, et tu retombes à l'ouest du point de départ.

Citation:

Pareil pour un hélicoptère : doit-il corriger son vol stationnaire de la rotation de la terre?

En montant (ou descendant, évidemment), il doit adapter sa vitesse horizontale pour rester au-dessus du même point; c'est l'application direct de l'explication ci-dessus: la vitesse horizontale nécessaire pour rester au-dessus d'un point change avec l'altitude. Mais s'il adapte en permanence pendant la montée, il n'a rien à faire pendant la période de vol stationnaire qui suit, la vitesse horizontale acquise ne se perd pas. C'est le mouvement vertical qui introduit un besoin de correction, pas un mouvement stationnaire.

Cordialement,

Note: Ca c'est pour l'équateur. Ailleurs ça se complique un peu, parce que les mouvements N/S ont le même effet que monter/descendre: ils font s'éloigner ou se rapprocher de l'axe des pôles...

siegfriedou · 17/07/2007, 19h20

merci pour cette réponse précise et concrête. C'est beaucoup plus clair dans mon esprit.

Très cordialement

Ledescat · 17/07/2007, 19h38

En prenant une impulsion qui nous amène à une hauteur de 10km, notre vitesse tangentielle initiale étant non nulle, n'obtient-on pas en toute rigueur un mouvement elliptique ?
Disons que ma question revient à demander si dans l'inervalle d'altitude [0;10km], on peut considérer le champ gravitationnel uniforme ?

Bon, comme quoi écrire une question permet des fois de trouver notre réponse: 10km << 6400km

.

Pio2001 · 17/07/2007, 20h03

Citation:

Posté par Ledescat

Bon, comme quoi écrire une question permet des fois de trouver notre réponse: 10km << 6400km

.

Attention, l'effet de déplacement recherché est tout aussi négligeable que l'altitude du saut.

Michel (mmy) · 17/07/2007, 20h18

Citation:

Posté par Ledescat

En prenant une impulsion qui nous amène à une hauteur de 10km, notre vitesse tangentielle initiale étant non nulle, n'obtient-on pas en toute rigueur un mouvement elliptique ?

Si on néglige le frottement de l'air et en prenant le champ gravitationnel radial en 1/d² (normal, quoi), c'est une orbite de chute libre donc elliptique. Et c'est bien plus simple qu'utiliser Coriolis!

Citation:

Disons que ma question revient à demander si dans l'intervalle d'altitude [0;10km], on peut considérer le champ gravitationnel uniforme ?

Ca risque d'être bien plus compliqué... D'une certaine manière il y a une contradiction entre l'idée de prendre un champ uniforme et prendre en compte Coriolis...

Cordialement,

Pio2001 · 17/07/2007, 21h39

Citation:

Posté par mmy

D'une certaine manière il y a une contradiction entre l'idée de prendre un champ uniforme et prendre en compte Coriolis...

Ce n'est pas contradictoire. Un train se déplace à altitude constante, dans un champ de pesanteur uniforme, et subit la force de Coriolis simplement parce que le sol pivote sous lui.

Ledescat · 17/07/2007, 21h56

Citation:

Posté par Pio2001

Ce n'est pas contradictoire. Un train se déplace à altitude constante, dans un champ de pesanteur uniforme, et subit la force de Coriolis simplement parce que le sol pivote sous lui.

Je pense que mmy parlait de la contradiction pour une chute libre.
De toutes les manières, Coriolis dépend du référentiel, et pour décrire un mouvement conique, on utilise généralement le référentiel géocentrique (assez bon référentiel galiléen quand même), donc bye bye Coriolis

.

wolfram · 18/07/2007, 02h40

alors si je comprends bien : dans l'ex du sauteur sur la terre (un saut de 1 m), le point d'arrivée ne sera pas dans l'absolu (a supposer que mes pieds soient des aiguilles microscopiques) celui du depart . m'eloignant du sol je dois faire un "distance"plus grande (fut elle infinitesimale!) que le sol ?
j'espere ne pas etre trop embrouillé!

par avance merci