Accéléromètre en impesanteur

[Nicophil]

Bonsoir,

Qu'indique un accéléromètre posé sur une table sur Terre ?
Et qu'indique-t-il flottant en impesanteur dans une navette spatiale ?
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[Gloubiscrapule]

Qu'indique un accéléromètre posé sur une table sur Terre ?

g=9,8 m/s²

Et qu'indique-t-il flottant en impesanteur dans une navette spatiale ?

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[Blender82]

Il suffit de le "penser"...
Je détaille les réponses données plus haut.
Si tu attache une masse à un ressort dans le cas 1, rien ne bouge : la masse tire sur le ressort.
Si par contre tu laches à la fois sur le ressort et la masse, les deux tombent à la même vitesse donc le ressort n'est pas tendu.
En suggérant que ce même ressort soit indicateur d'accélération (accéléromètre), tu as ta réponse comm l'a dit Gloubiscrapule.
Voilà,

Blender82

[Xoxopixo]

Bonjour,

pour info, concernant l'accéléromètre posé sur Terre, il y a déja eu une longue (la réponse n'est pas évidente) discussion sur le sujet.
http://forums.futura-sciences.com/de...-mesure-t.html

[A voir en vidéo sur Futura]

[Blender82]

Oui, mais bon, il y a toujours des discussions pour toutes les questions....
Un jour, ce Forum deviendra une encyclopédie....
Faut remettre au goût de jour !
(sauf quand c'est trop évident)

Blender82

[Nicophil]

Effectivement, l'axe vertical est usuellement calibré à 1 g.
Résultat : l'accéléromètre indique 1 g alors que l'accélération verticale du mobile est nulle.

De mieux en mieux !

[Blender82]

Effectivement, l'axe vertical est usuellement calibré à 1 g.
Résultat : l'accéléromètre indique 1 g alors que l'accélération verticale du mobile est nulle.

De mieux en mieux !

Dans le cas d'un ressort ça marche non ?
C'est vrai que dans ce cas il n'y a pas de calibrage mais l'on observe bien une déformation de la part du ressort.
Mais bien entendu, là où je suis d'accord, c'est que la notion de calibrage est nécessaire pour ce type de réponse...
Je parlais simplement d'un ressort qui "peut" servir d'accéléromètre.

Blender82

[maclag]

Note: j'avais déjà répondu à l'instant, mais j'ai eu un écran tout blanc et apparemment ça coince, j'espère que je n'ai pas envoyé N réponses...

Mes 2 centimes:
- Les accéléromètres sont en pratique calibrés pour afficher 1G quand ils sont posés sur la table. La raison est simple: si vous les posez à l'envers, vous aurez l'opposé, -1G. Si vous calibrez pour avoir 0, en les posant à l'envers, vous lirez -2G, et c'est en fait moins intuitif.
- La comparaison avec un système masse-ressort est on ne peut mieux trouvée, vu que la plupart des accéléros sur marché sont effectivement des systèmes masse-ressort! On mesure le déplacement de la masse par rapport au cadre.
- Une des applis les plus courants des accéléromètres est la mesure d'inclinaison: on ne s'intéresse QU'à la gravité et on suppose que le système est statique: un accéléromètre qui mesure les accélérations dans son plan horizontal pourra, s'il est incliné par rapport à la verticale mesurer la composante du vecteur gravité dans la plan du support de l'accéléro et donner un angle en retour. Exemple: système de correction optique du trapèze dans les projecteurs.

Le lien proposé plus haut est plein de bonnes explications au début. Après ça part un peu en vrille avec des contributeurs très têtus qui racontent un peu n'importe quoi en utilisant un charabia pseudo scientifique très confus et qui d'ailleurs finissent par se sentir un peu à la peine face aux réponses qui leur sont données. Inutile de lire jusqu'au bout (sauf pour en rire...).

[Amanuensis]

Effectivement, l'axe vertical est usuellement calibré à 1 g.
Résultat : l'accéléromètre indique 1 g alors que l'accélération verticale du mobile est nulle.

C'est un point intéressant à comprendre conceptuellement. La vitesse est une notion relative, on devrait toujours parler d'une vitesse par rapport à quelque chose (ou d'une différence de vitesse, pareil). Par contre il y a deux notions d'accélération, l'une relative (à un référentiel par exemple), l'autre "absolue".

Un accéléromètre mesure la seconde notion, c'est à dire l'accélération "absolue" pour sa propre trajectoire.

Quand vous dites "l'accélération verticale du mobile est nulle", vous parlez de l'accélération relative au référentiel terrestre, c'est à dire la première notion, et donc pas ce que mesure l'accéléromètre.

De même, quand on parle d'impesanteur, on parle bien d'une situation où l'accélération "absolue" de la trajectoire est nulle.

Notion au passage que l'accélération absolue est une propriété de la trajectoire (et non de la "position", et non de l'objet), indépendante de tout référentiel (à condition de prendre comme concept de trajectoire celle en 4D).

(Précisons enfin que la notion d'accélération "absolue" se formalise très bien en relativité générale comme la dérivée seconde de la trajectoire par rapport à son temps propre...)

[papy-alain]

Si la sensibilité de l'appareil est suffisante, ne devrait il pas mesurer les effets de marée dus à la Lune et au Soleil ?

[Amanuensis]

Ma compréhension de "effet de marée" est un effet du deuxième ordre : on le mesurera avec plusieurs accéléromètres immobiles les uns par rapport aux autres, comme la différence de ce qu'ils mesurent.

J'imagine qu'il doit y avoir une variation journalière mesurable de la pesanteur qui doit être proportionnel à l'effet de marée : en comparant le cas à midi et le cas à minuit (disons sur l'équateur), on mesure cet effet. (À midi on a une différence de pesanteur solaire due à la distance entre le centre de la Terre (en chute libre) et la surface, dans le sens vers le Soleil, et à minuit la même différence mais dans l'autre sens : la différence serait deux fois l'effet de marée.)

Si je lis bien un article que j'ai trouvé, les effets luni-solaires peuvent atteindre 250 milligal à la surface de la Terre, ce que je comprends comme une excursion jusqu'à 250 milligals de la moyenne, ce qui inclut d'une part l'effet gravifique direct et d'autre part la déformation de la surface terrestre causée par les marées. (Mot clé "marée gravimétrique".)

[vanos]

Si tu attache une masse à un ressort dans le cas 1, rien ne bouge : la masse tire sur le ressort.

Pour être précis, ce n'est pas la masse qui tire sur le ressort mais le poids qui vaut le produit de la masse par l'accélération.
En fait, l'accéléromètre est une sorte de balance qui mesure le poids d'une masse connue, il suffit alors de diviser ce poids par la masse pour connaître l'accélération.

[maclag]

@papy-alain

Si la sensibilité de l'appareil est suffisante, ne devrait il pas mesurer les effets de marée dus à la Lune et au Soleil ?

En théorie, tout est possible.
En pratique, quelques ordres de grandeur:

les effets luni-solaires peuvent atteindre 250 milligal à la surface de la Terre

(@Amanuensis: Je n'ai pas vérifié, mais je vous crois volontiers.)

1G tel que je le note n'est pas un Gal, mais bien 1x g₀, la gravité terrestre.
1G, c'est 980Gals, ou 980,000milligals.

Pour mesurer une variation de 250milligal sur un accéléromètre calibré pour 1G, il doit avoir une résolution de 1/3920, soit un minimum de 12bits signifiants. Les électroniciens vous diront déjà qu'on oublie tout ce qui est accéléromètres grand public et même automobile.

On pourrait imaginer un accéléromètre prévu pour être autrement plus sensible. Mais en supposant qu'on conserve le traditionnel système masse-ressort, ça veut dire qu'il lui faut une grosse masse pour un ressort à très faible coefficient de raideur.
Les accéléromètres sont le plus souvent testés et calibrés de simple façon: on mesure la réponse à +1G et -1G, on retrouve le 0 et la sensibilité.
Dans le cas d'un accéléromètre plus sensible que 1G, cette méthode n'est plus possible, l'accéléromètre saturera bien avant!
En supposant que vous arriviez tout de même à le calibrer proprement, son transport va être assez hasardeux! Une si grosse masse attachée à un si petit ressort, c'est un colis "fragile"!

En fait, les instruments utilisés pour mesurer précisément la gravité et ses variations existent déjà mais sont hautement spécialisés. On s'éloigne bien souvent beaucoup de l'accéléromètre conventionnel.
Leur principales applications vient plutôt de l'étude des sols, détection des cavités, etc. (ex: détection de gisements potentiels de pétrole, etc.).

Si vous voulez voir plus loin que les effets de marée, on pourrait plutôt imaginer des systèmes capables de détecter et cartographier les masses environnantes!

[Amanuensis]

On pourrait imaginer un accéléromètre prévu pour être autrement plus sensible. Mais en supposant qu'on conserve le traditionnel système masse-ressort, ça veut dire qu'il lui faut une grosse masse pour un ressort à très faible coefficient de raideur.

Il me semble que les systèmes modernes mesurent directement la chute d'un objet sur quelques dizaines de cm dans une enceinte vide, avec des mesures interférométriques, avec des précisions mieux que 10 µgal