Force centrifuge et gravitation (Interstellar)

[invitef29758b5]

Comme en chute libre non freinée sur terre .
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[saint.112]

Il faut voir les choses dans un cadre général.
Tout corps, où qu'il se trouve dans l'univers, est forcément dans l'influence gravitationnelle d'un plus gros que lui : les satellites artificiels et la lune dans celle de la terre, la terre dans celle du soleil, le soleil dans celle de la galaxie, etc. Quand tu sautes d'un plongeoir tu es dans un mouvement accéléré de 1g, soit 9,81 m.s^-2. Idem pour tout corps qui tombe si l'on fait abstraction de la résistance de l'air.
Si tu te trouves dans ou sur un mobile qui a une accélération propre (par rapport au référentiel local), une voiture, une moto, une fusée, il te communique cette accélération et tu es plaqué plus ou moins fort sur ton siège. À partir du moment où cette accélération cesse tu es assis sur ton siège comme chez toi puisque tu ne subis plus que l'accélération de la pesanteur terrestre.
Dans une fusée les astronautes ressentent une accélération tant que les moteurs sont allumés mais quand ceux-ci sont éteints ils subissent de la part de la terre ou de la lune, selon l'endroit où ils se trouvent, la même accélération, celle de la gravité, que la fusée elle-même. De ce fait ils parcourent la même trajectoire qu'elle et donc flottent dans l'habitacle, c'est à dire dans une situation d'apparente impesanteur.

Nico

[saint.112]

Précision supplémentaire concernant la navette : elle ne peut pas monter plus haut que l'orbite basse, soit ~400km, celle de l'ISS. Pour la lune il faudrait refabriquer les véhicules très spécifiques de la mission Apollo (je crois d'ailleurs qu'il en reste qui n'ont pas été utilisés) ou alors en concevoir d'autres.
Juste quelques chiffres :

• Sachant que la navette elle-même représentait un poids mort de ~70 tonnes, l'ensemble pesait au décollage ~2000 tonnes. Par comparaison Ariane 5 pèse ~750 tonnes.
• Alors que tous les modules lunaires d'Apollo étaient calculés au plus juste, l'ensemble avec la fusée Jupiter pesait ~3000 tonnes, la fusée la plus haute et la plus lourde ayant jamais volé, et de loin.

Donc pas question d'aller sur la lune avec la navette.
Nico

[Milkman21]

Précision supplémentaire concernant la navette : elle ne peut pas monter plus haut que l'orbite basse, soit ~400km, celle de l'ISS. Pour la lune il faudrait refabriquer les véhicules très spécifiques de la mission Apollo (je crois d'ailleurs qu'il en reste qui n'ont pas été utilisés) ou alors en concevoir d'autres.
Juste quelques chiffres :

• Sachant que la navette elle-même représentait un poids mort de ~70 tonnes, l'ensemble pesait au décollage ~2000 tonnes. Par comparaison Ariane 5 pèse ~750 tonnes.
• Alors que tous les modules lunaires d'Apollo étaient calculés au plus juste, l'ensemble avec la fusée Jupiter pesait ~3000 tonnes, la fusée la plus haute et la plus lourde ayant jamais volé, et de loin.

Donc pas question d'aller sur la lune avec la navette.
Nico

ok Merci pour tout ! Effectivement le terme navette n'était pas le bon..
Bonne soirée

[inviteec0d6e6f]

Pardon pour les fautes..
Si la navette arrête d accélérer à mi parcours Terre / Lune et se laisse tomber vers la lune à vitesse constante, qu en est il des austronautes ? Ils flottent dans leur navette ?

Colossale confusion : la navette n’accélérait pas du tout entre la terre et la lune.
D'abord elle était incapable de s'y rendre (prévue pour une orbite maxi de 650 km d'altitude, altitude de Hubble) et ensuite parce que aucun vaisseau spatial n'accélère entre deux corps lors d'un voyage de transition entre ceux ci.
Une accélération se fait au départ, une autre a l'arrivée (pour freiner et se mettre en orbite), voir une en cours de route (le plus souvent minuscule) pour corriger la trajectoire, mais l'intégralité du voyage se fait en chute libre.
La façon dont tu poses cette question montre que tu ne connais pas, ou que tu n'as pas saisi, les fondamentaux des voyages spatiaux, qui sont un peu long a détailler et dont voici un résumé :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Vol_spatial
Bonne lecture.

[Mickey-l.ange]

Une accélération se fait au départ, une autre a l'arrivée (pour freiner et se mettre en orbite), voire une en cours de route (le plus souvent minuscule) pour corriger la trajectoire, .

Bonjour,

Petite question : quelle est la nature de cette trajectoire ? Parabolique ?

Merci.

[inviteec0d6e6f]

Une demi-ellipse, appelée le transfert de Hohmann (HTO)

[saint.112]

Petite question : quelle est la nature de cette trajectoire ? Parabolique ?

Regarde Trans-lunar injection.
Depuis l'orbite basse, par un transfert de Hohmann, le module est injecté sur une orbite elliptique dont l'apogée est à environ celle de la lune, ensuite il entre dans la sphère d'influence de celle-ci. Cela le conduit alors sur une orbite hyperbolique autour de celle-ci telle que, sans allumer ses propulseurs, il revient vers la terre. C'est ce qu'on appelle une trajectoire de retour libre, laquelle a été utilisée par Apollo 13.
Nico

[invite6bfdf32a]

Un film respectant vraiment les lois physiques serait passionnant. Pas besoin d'effets grandioses pour que le film soit intéressant. Le simple fait que l'action se déroule dans l'espace, c'est déjà intéressant.
Il y a bien des histoires dont l'unique intérêt est qu'elles se passent sur la mer, sous la mer, dans les airs, en plein désert, sur la banquise, bref, dans des milieux extrêmes.
On est alors confronté à un milieu étrange, avec ses règles et ses contraintes techniques, et c'est enrichissant, puisqu'on y apprend un tas de choses.

Je suis tout à fait d'accord avec vous, Gravity était très bien par exemple et les films de guerre dans les sous-marins sont passionnants.

Et il y a une différence entre violer les lois fondamentales de la physique et s'affranchir d'une ou deux contraintes...

[papy-alain]

Regarde Trans-lunar injection.
Depuis l'orbite basse, par un transfert de Hohmann, le module est injecté sur une orbite elliptique dont l'apogée est à environ celle de la lune, ensuite il entre dans la sphère d'influence de celle-ci. Cela le conduit alors sur une orbite hyperbolique autour de celle-ci telle que, sans allumer ses propulseurs, il revient vers la terre. C'est ce qu'on appelle une trajectoire de retour libre, laquelle a été utilisée par Apollo 13.
Nico

Le film Apollo 13 retrace d'ailleurs fidèlement le détail de ce qui s'est réellement passé. En soi, comme exemple de documentaire attrayant pour le grand public, ce n'est pas mal.

[dextroy]

Je suis tout à fait d'accord avec vous, Gravity était très bien par exemple et les films de guerre dans les sous-marins sont passionnants.

Et il y a une différence entre violer les lois fondamentales de la physique et s'affranchir d'une ou deux contraintes...

Allez, tu peux me dire tu (enfin si tu veux)
Alors comme ça tu aimes bien les films de guerre… bof, pas moi ! Chacun ses goûts.
Par contre j'ai bien aimé le film "All Is Lost" avec Robert Redford… c'est pas trop le même genre.
Sinon en littérature j'aime beaucoup "Mission sur Arras" d'Antoine de Saint Exupéry.

[Mickey-l.ange]

Regarde Trans-lunar injection.
Depuis l'orbite basse, par un transfert de Hohmann, le module est injecté sur une orbite elliptique dont l'apogée est à environ celle de la lune, ensuite il entre dans la sphère d'influence de celle-ci. Cela le conduit alors sur une orbite hyperbolique autour de celle-ci telle que, sans allumer ses propulseurs, il revient vers la terre. C'est ce qu'on appelle une trajectoire de retour libre, laquelle a été utilisée par Apollo 13.
Nico

Merci Saint112.

[invite0bbe92c0]

Un des seuls qui a vraiment essayé de faire quelque chose de "réaliste", c'est Kubrick, avec 2001.
.

Il faut préciser que 2001 c'est une co-scénarisation Clarke + Kubrick.
Or, Clarke a toujours essayé de limiter dans ses oeuvres la violation des lois physique au minimum (c'est presque sa marque de fabrique).

[pm42]

Or, Clarke a toujours essayé de limiter dans ses oeuvres la violation des lois physique au minimum (c'est presque sa marque de fabrique).

En effet mais dans Rama, il remet quand même en cause la 3ème loi de Newton par ex. Idem dans l'Oeil du Temps écrit avec Baxter où la science est encore plus spéculative.
Et je ne parle pas des "9 milliards de noms de Dieu" où les étoiles s'éteignent une à une sans prendre en compte la vitesse de la lumière.

[invite0bbe92c0]

En effet mais dans Rama, il remet quand même en cause la 3ème loi de Newton par ex. Idem dans l'Oeil du Temps écrit avec Baxter où la science est encore plus spéculative.

Oui, mais il le fait "explicitement" justement, pas en catimini, façon "ça ne se voit pas".

Et je ne parle pas des "9 milliards de noms de Dieu" où les étoiles s'éteignent une à une sans prendre en compte la vitesse de la lumière.

Ah oui, très jolie nouvelle, assez poétique.

[pm42]

Oui, mais il le fait "explicitement" justement, pas en catimini, façon "ça ne se voit pas".
Ah oui, très jolie nouvelle, assez poétique.

Cela fait plaisir de voir que nous apprécions les mêmes choses. Et tu as raison, il est très explicite quand il s'éloigne de la physique connue.

[invite136fb987]

Bonjour, je suis pour ma part très dubitatif concernant cette histoire de force centrifuge pouvant remplacer la gravité ... A vrais dire je suis même dubitatif vis à vis de la gravité elle même ... Si une gravité artificielle pouvait être appliqué aussi facilement pourquoi ne pas le faire sur les stations spatiale. En suite comment est ce que la gravité qui est déterminé à 9,81 Nm pourrait elle régulé la force centrifuge terrestre entre l'équateur et les pôles ?? ça n'a aucun sens !! On toure à plus de 1670 km/h vous imaginez la force multiplier par le rayon ? Et les Océans comme les mouches serait plaqué par une force qui viendra d'en bas et qui serait toujours la même ? Et alors quand on voit les mec dans la station spatial faire de l'acro branche et pousser sur les parois de la station c'est aussi la gravité qui la remet dans l'alignement ? "blague" Parce que l'espace c'est l'espace, un petite pichnette sur un éléphant en orbite et il fini dans le cosmos avec un peut de temps ... Voila un des gros dilemme... Lespommes ça va un moment mais l'imagination un peu technique envoi baladé toutes ces mathématiques.

[pm42]

Bonjour, je suis pour ma part très dubitatif concernant cette histoire de force centrifuge pouvant remplacer la gravité ...

Ca comment bien.

A vrais dire je suis même dubitatif vis à vis de la gravité elle même ...

Ca ne s'arrange pas.

Si une gravité artificielle pouvait être appliqué aussi facilement pourquoi ne pas le faire sur les stations spatiale.

Parce qu'il faudrait qu'elles soient largement plus grandes.

En suite comment est ce que la gravité qui est déterminé à 9,81 Nm pourrait elle régulé la force centrifuge terrestre entre l'équateur et les pôles ?? ça n'a aucun sens !!

En effet. La preuve, c'est que vu ton discours, tu orbites loin de la Terre en faisant bip bip.

On toure à plus de 1670 km/h vous imaginez la force multiplier par le rayon ? Et les Océans comme les mouches serait plaqué par une force qui viendra d'en bas et qui serait toujours la même ?

En effet. La Terre est plate et posée sur des éléphants qui sont eux même sur une tortue géante.

Parce que l'espace c'est l'espace, un petite pichnette sur un éléphant en orbite et il fini dans le cosmos avec un peut de temps ...

C'est bien pour ça qu'on a posé la Terre sur des éléphants.

Voila un des gros dilemme... Lespommes ça va un moment mais l'imagination un peu technique envoi baladé toutes ces mathématiques.

En effet, super imagination technique qui semble devoir beaucoup à des substances diverses et variées.
Est ce que les éléphants sont roses pour toi ?

[invite046e427d]

En effet. La Terre est plate et posée sur des éléphants qui sont eux même sur une tortue géante.

Je comprend mieux les séismes...

[antek]

En suite comment est ce que la gravité qui est déterminé à 9,81 Nm pourrait elle régulé la force centrifuge terrestre entre l'équateur et les pôles ?? ça n'a aucun sens !!

Effectivement, ça n'a pas de sens !

[invite0bbe92c0]

En effet. La Terre est plate et posée sur des éléphants qui sont eux même sur une tortue géante.

Terry, sors de ce corps !

[mach3]

@bonom

La gravité "artificielle" obtenue par une rotation, vous l'experimentez tous les jours dans les transports et occasionellement sur des manèges.
Quand vous prenez un virage sur la droite en voiture, ne vous sentez vous pas pousser sur la gauche, et ce d'autant plus que le virage est serré et que vous allez vite?
Quand vous etiez petit, vous avez certainement joué sur un tourniquet, n'avez vous pas remarqué que lorsqu'il tournait alors que vous etiez installé dessus, vous étiez comme attiré vers l'extérieur?

Cette attraction, appelée force centrifuge est localement impossible à differencier de la gravitation, elle a exactement les mêmes caractéristiques. C'est très général et concerne en fait toutes les forces fictives dites d'entrainement (par exemple la force qui vous projette vers le pare-brise lors d'un freinage brutal, ou, autre exemple moins connu, la force coriolis). On peut aller encore plus loin : en relativité générale, la gravitation EST une force d'entrainement.

Pourquoi n'utilise t'on pas la gravitation artificielle dans les vols spatiaux actuels? Parce que ce n'est pas simple du tout... l'accélération obtenue est égale à v²/r. Pour avoir une accélération d'environ 10m/s² dans un module de 2m de rayon, il faut vitesse périphérique de 4,5m/s, cela reste faisable, mais le problème, c'est que si les pieds de l'occupant subissent bien 10m/s², ce n'est pas le cas de sa tête... si l'occupant mesure 1m75, l'accélération au niveau de sa tête est de 1,25m/s² seulement! Ce serait plutot dangereux pour sa santé...
La solution pour éviter un gradient aussi fort est de faire tourner une structure beaucoup plus grande, de plusieurs centaines de mètres de rayon (on voit déjà la difficulté) qui impliquerait une vitesse de rotation beaucoup plus grande, et des contraintes importantes sur la structure (risque dislocation). Bref, techniquement, pour l'instant, on ne sait pas faire.

Enfin, concernant la force centrifuge due à la rotation de la terre, je vous invite à faire le calcul de l'accélération à l'équateur (v²/r facile) et à comparer le résultat avec 9,81m/s².
Le résultat est archi-connu, et c'est justement la nuance entre "gravité" et "pesanteur". La pesanteur à la surface de terre, c'est la gravitation + la force centrifuge.

m@ch3

[invite136fb987]

Merci mach3 ...

Mais j'ai déjà longtemps effectué le rapport avec les jeux de fêtes foraine mais ça ne tient toujours pas ... Un cylindre en orbite dans le vide spatial, n importe ça taille, lorsqu'on le fait tourné même très vite dans le vide, ne nous permet pas de devenir solidaire de celui ci !! En effet , nous pouvons parfaitement passer par le centre de celui ci sans être impacté ! De la même manière si moi même je tourne très vite , cela ne fera pas rapproché les bord du cylindre. Sur la terre on a l'impression que cette force ne vient absolument pas d'en bas mais bien de nous . Dans nos atomes par notre densité. Je ne crois pas en la terre plate mais lorsque l'on observe la galaxie il est évident que si au première abord elle à l'aire plate, en faite au niveau de l'espace temps elle est même concave. Les distances plus on approche du centre de la galaxie ne se réduisent pas . Selon la thermodynamique la chaleur devrait se dissipé à mesure que les distances dans l'univers en expansion augementent hors ce n'est pas le cas. Le relevé de chaleur du fond diffus cosmologique prouve que la chaleur est omogène dans l'univers. Cela veut donc dire pour moi que les distances et le temps sont des illusions lier à des perspectives modifiée par l'effet de lentille "gravitationnelle" mais pour moi le mot est mal choisi. Plutôt "une courbure de densité" . Voilà pourquoi lorsque j’émets des doutes c'est toujours lié à l'experience de l'observation et non pas les mathématique. Car les mathématique sont des outils et si on utilise un marteau pour enfoncer des vis ça ne sert à rien. Il y a trop d'idéologie, de pouvoir et de manipulation du sens critique dans la physique et la science aujourd'hui. Ce n'est plus de la science mais du business. Le doute est donc permis que ce soit pour la géopolitique ou l'éducation.

[Deedee81]

Salut,

Excuse-moi bonom, mais ton message est terriblement décousu. Il part dans tous les sens. Plusieurs parties sont fantaisistes. Et les critiques que tu fais à la fin sont totalement infondée. Quand on critique la science sur un forum fréquenté par les scientifiques, il vaut mieux être prudent dans ses propos et les étayer par des preuves solides (des références). Sinon ça en devient très insultant.

[invitef29758b5]

! On toure à plus de 1670 km/h vous imaginez la force multiplier par le rayon ?

La force , non seulement on l' imagine , mais en plus on sait la calculer (mv²/R)
Par contre je ne vois pas pourquoi tu veux multiplier par le rayon .

[Amanuensis]

Je ne comprends pas bien. Il y a des messages avec bien moins de nawak ou de théorie personnelle qui ont été traités avec bien moins de mansuétude.

Autre temps, autre moeurs: http://forums.futura-sciences.com/as...ml#post3144705

[mach3]

Mais j'ai déjà longtemps effectué le rapport avec les jeux de fêtes foraine mais ça ne tient toujours pas ... Un cylindre en orbite dans le vide spatial, n importe ça taille, lorsqu'on le fait tourné même très vite dans le vide, ne nous permet pas de devenir solidaire de celui ci !! En effet , nous pouvons parfaitement passer par le centre de celui ci sans être impacté !

Si vous êtes dans le cylindre, que vous ne touchez pas la paroi, il n'y a aucune raison pour qu'il vous attire, en effet, cependant, dès que vous toucherez la paroi en rotation, celle-ci vous donnera une impulsion tangente au cylindre, et donc, vu du cylindre lui-même, vers l'extérieur du cylindre et en moins de deux vous vous retrouverez plaqué à la paroi.
Il est clair que pour un petit cylindre et donc une vitesse faible, il y aura plein d'effets "bizarres", par exemple il sera possible, en sautant dans le sens qui va bien à la vitesse qui va bien, de s'affranchir de la gravitation artificielle (je me rappelle d'un film de SF des années 70 qui illustrait bien la chose, https://en.wikipedia.org/wiki/Earth_II , un gamin courait dans le couloir et se mettait à voler à sa grande surprise!), mais plus le rayon et grand et donc la vitesse périphérique élevée et plus la situation se rapproche d'une gravitation uniforme pour les corps qui touchent la paroi.

Sur la terre on a l'impression que cette force ne vient absolument pas d'en bas mais bien de nous . Dans nos atomes par notre densité.

ce n'est qu'une impression. Localement la situation peut se décrire comme l'accélération du sol vers le haut. Les corps d'épreuve n'y sont pour rien dans leur chute, c'est le sol qui monte vers eux. Il n'y a pas de différence locale avec ce qui ressentirait un astronaute dans une fusée qui accélère à 9,8m/s² dans l'espace.

Je ne crois pas en la terre plate mais lorsque l'on observe la galaxie il est évident que si au première abord elle à l'aire plate, en faite au niveau de l'espace temps elle est même concave. Les distances plus on approche du centre de la galaxie ne se réduisent pas .

ne vous aventurez pas dans des affirmations sur un domaine que vous ne maitrisez absolument pas... la c'est du n'importe quoi, vous allez être hors charte.

Selon la thermodynamique la chaleur devrait se dissipé à mesure que les distances dans l'univers en expansion augementent hors ce n'est pas le cas. Le relevé de chaleur du fond diffus cosmologique prouve que la chaleur est omogène dans l'univers.

ben, justement, si, la chaleur se dissipe bien : il y a 13 milliard d'années, ce rayonnement de fond était de 4000K et aujourd'hui il est de 3K, l'expansion l'a bien refroidi. Le relevé du fond diffus ne prouve qu'une chose, que la température était homogène au moment de son émission.
Mais je ne vois pas du tout le rapport avec le fil...

m@ch3

[invite0bbe92c0]

Je ne comprends pas bien. Il y a des messages avec bien moins de nawak ou de théorie personnelle qui ont été traités avec bien moins de mansuétude.

Je me faisais exactement la même réflexion; il est rare que la modération laisse traîner un tel étalage de sottises.

[invitef29758b5]

Sur la terre on a l'impression que cette force ne vient absolument pas d'en bas mais bien de nous .

Les deux , en fait .
Le champs gravitationnel de la terre (ce qui "vient d' en bas") est un champs d' accélération .
Pour qu' il produise une force , il faut placer dans ce champs un objet massique (nous , par exemple)
La force qui en résulte vient bien "d' en bas" et de "nous" .

[invite51d17075]

Sur la terre on a l'impression que cette force ne vient absolument pas d'en bas mais bien de nous .

outre la précision de Dynamix, je crois que tu confonds deux choses.
la rotation de la terre produit bien une force centrifuge ( mais elle est très très faible acc 0,03 à l'équateur au doigt mouillé )
mais ce qu'on ressent , c'est essentiellement la force du à la gravitation. ( acc g= 9,8 ) qui est elle dirigée vers son centre.

ensuite, bien évidemment que placé dans un corps en rotation dans l'espace on subirait aussi une force dirigée vers l'extérieur.
si les stations en sont dépourvues, c'est parce qu'il faudrait ( entre autre ) une très grande taille de "roue" ( pour éviter une vitesse angulaire de rotation trop rapide ) et donc un énorme pb de coût.
( construction, énergie ,etc... )