Plume et plomb

[Mailou75]

Bonsoir,

Si on laisse tomber une bille de plomb et une plume, dans le vide, elles tomberont en meme temps. C'est connu et verifié. D'un autre coté on a un principe qui nous dit que les masses inerte et grave sont egales, sans doute les memes. Or la masse inerte est une "resistance a l'acceleration", donc on pourrait penser (en restant en classique) que la bille de plomb va avoir une "resistance à la chute" plus grande et tomber moins vite !

Sauf... que dans les formules d'energie cinetique et potentielle il y a le facteur "M". Mais du coup c'est juste un facteur puisqu'on peut appliquer les memes formules à la plume "m". Autrement dit, tous les objets se comporteront de la meme maniere car, dans le cas de la bille, sa resistance a la chute effectivement plus grande est compensée par une energie potentielle elle aussi plus grande.

Enfin, puisque la masse c'est une forme d'energie alors le champ gravitationnel devrait etre "porteur d'energie" puisqu'il fournit à distance l'energie potentielle de chaque objet, comme des aimants attirés dans un champ magnetique. La bille recoit donc une energie plus grande que la plume, compensant son inertie, et tombe ainsi avec la plume (vitesse identique mais energie cinetique differente).

Ou... il n'y a qu'un champ (energie) qui se "couple" a une masse (energie) pour donner une Ep ?

Voilà, est-ce que je me fais encore des films, est ce que je suis dans le juste ou est ce que je regresse en croyant avancer ?

Merci d'avance

Mailou
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[Mailou75]

Bon... je deduis de la quantité de reponses que la question doit etre absurde.

Merci quand même

Mailou

[Gilgamesh]

Bonsoir,

Si on laisse tomber une bille de plomb et une plume, dans le vide, elles tomberont en meme temps. C'est connu et verifié. D'un autre coté on a un principe qui nous dit que les masses inerte et grave sont egales, sans doute les memes. Or la masse inerte est une "resistance a l'acceleration", donc on pourrait penser (en restant en classique) que la bille de plomb va avoir une "resistance à la chute" plus grande et tomber moins vite !

Sauf... que dans les formules d'energie cinetique et potentielle il y a le facteur "M". Mais du coup c'est juste un facteur puisqu'on peut appliquer les memes formules à la plume "m". Autrement dit, tous les objets se comporteront de la meme maniere car, dans le cas de la bille, sa resistance a la chute effectivement plus grande est compensée par une energie potentielle elle aussi plus grande.

Enfin, puisque la masse c'est une forme d'energie alors le champ gravitationnel devrait etre "porteur d'energie" puisqu'il fournit à distance l'energie potentielle de chaque objet, comme des aimants attirés dans un champ magnetique. La bille recoit donc une energie plus grande que la plume, compensant son inertie, et tombe ainsi avec la plume (vitesse identique mais energie cinetique differente).

Ou... il n'y a qu'un champ (energie) qui se "couple" a une masse (energie) pour donner une Ep ?

Voilà, est-ce que je me fais encore des films, est ce que je suis dans le juste ou est ce que je regresse en croyant avancer ?

Merci d'avance

Mailou

Je tord un peu le nez sur ce qui est en gras, mais c'est juste que résistance est un terme qu'on emploie usuellement pour qualifier une force et que tu mets ça en balance avec une énergie. La confusion entre force et énergie est la source de maintes fausses idées. Mais là si résistance est employé pour travail résistant (une énergie), c'est ok. Mais donc il faut bien avoir en tête la relation : Energie = Force x Longueur. La longueur étant la distance le long de laquelle la force exerce son... j'allais dire "travail" parce que c'est justement comme ça qu'on introduit la notion de travail (une énergie).

Ensuite, dire que le champs est "porteur d'énergie"... c'est aussi àmha source de confusion. L'énergie elle est du au fait que la masse A et B sont éloignée initialement l'une de l'autre. C'est le fait que la force peut travailler sur une certaine longueur qui est la source de l'énergie. Et donc, fait capital, c'est le système qui a de l'énergie. Cette énergie n'est localisée ni en A, ni en B, ni dans le champs qui les relie. Elle est fondamentalement globale et elle dépend de la hauteur de chute. Si je suis posé à la surface de la Terre alors je n'ai plus d'énergie, alors que le champ est plus fort que jamais. Tu vas me dire que non, j'ai de l'énergie puisque je peux tomber jusqu'au centre de la Terre en fait. Mais ça ne fait que reporter le problème. Une fois que tout est tombé au centre (j'ai tout transformé en trou noir), les masses sont "maximalement liées" ce qui est synonyme du fait que je n'ai plus d'énergie gravitationnelle disponible.

Pour finir, il n'est absolument pas utile d'introduire l'idée que "puisque la masse c'est une forme d'energie", ceci cela. Houlà... Ça n'a rien à voir avec l'énergie gravitationnelle. Il faut pour commencer complètement disjoindre les deux. D'abord parce que c'est absent de la physique newtonienne. Ça veut dire qu'on peut construire une physique très cohérente sans ça. Il faut que ça soit bien clair. Ensuite, si on rentre dans le paradigme relativiste, comme j'ai eu l'occasion de l'expliquer y'a pas longtemps, dans l'équation d'Einstein, le mc² il est dans le tenseur énergie-impulsion, tandis que l'énergie gravitationnelle elle est... ben c'est compliqué, mais on peut retenir que si elle est quelque part, c'est dans le membre de gauche. Y'a pas moyen de les confondre.

[Mailou75]

Salut,

Je ne suis pas sur de tout comprendre, c'est tristement morcelé dans ma tête... j'ai toujours eu du mal avec cette notion de travail dejà avant le bac, alors après...

Peut etre est ce que ca va s'eclaircir en relisant plusieurs fois ta reponse (ca arrive) en tout cas c'est la premiere fois que j'aborde les choses sous cet angle et c'est assez etrange cette "proportionnalité" entre les energies en jeu et l'inertie qui lutte contre elles.

Je comprends que E=mc2 c'est encore autre chose, E est nucleaire, proportionnel a m et n'a rien a voir dans le calcul de chute. Enfin pas directement..

Merci Gilga

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gilgamesh]

Si tu porte un seau d'eau au premier ou au cinquième étage, la force qui tire sur les bras est la même, mais l'énergie que ça nécessite est 5 fois plus élevé dans le second cas. Tu as travaillé 5 fois plus. Pour la gravité c'est pareil, mais dans l'autre sens, si tu fait tomber le seau du premier ou du cinquième étage.

[Mailou75]

Merci,

D'accord. Et si je ne fais que porter les sceaux sans bouger, y a t il un "travail".
(On part de loin desolé...)

[Gilgamesh]

Merci,

D'accord. Et si je ne fais que porter les sceaux sans bouger, y a t il un "travail".
(On part de loin desolé...)

Dans la vraie vie, qui est biologique, oui. Mais c'est juste parce que le muscle pour conserver son tonus a besoin de consommer en permanence de l'ATP (et pas seulement les muscles des bras, c'est tout le système musculo-squelettique du corps qu'il faut garder en tension pour rester debout).

Si tu étais un mannequin de fil de fer avec un seau au bout du bras, non, il n'y aurait aucun travail. Pas plus qu'un barrage n'effectue un travail alors qu'il supporte des milliers de tonnes. Plus exactement, pas plus que le poids de l'eau n'effectue de travail, dans ce cas. Pas de déplacement du point d'application de la force, pas de travail. Si tu ouvre les vannes, l'eau se met en mouvement, le poids de l'eau travaille et tu peux transformer ça en électricité.

Si tu monte sur une table, le seul travail que tu perçois est dû au fait que la table ploie sous la contrainte : la force de pesanteur travaille sur disons un millimètre de hauteur, et ce que tu entends sous forme de grincement, c'est exactement ça : l'énergie dégagée par le travail de la force de gravité, sous forme d'ondes sonores.

[Mailou75]

Salut,

D'accord merci c'est un peu plus clair... force x mouvement = travail = énergie !

A plus

[Amanuensis]

force x mouvement = travail = énergie échangée

la quantité d'énergie en question peut être perdue ou acquise, selon le signe

[invite6486d7bd]

J'ai l'impression que la bonne réponse est moins évidente qu'il n'y parait.
Si au lieu de prendre une plume et une bille de plomb on prend une planète de plume et une planète de plomb, l'affirmation que les deux objets tombent à la même vitesse tient-elle toujours ?

[jacknicklaus]

oui, bien entendu.
Les loi de Kepler (par exemple) ne dépendent pas de la composition chimique des corps en orbite.

[invitef29758b5]

Pour en rajouter une couche :

Parmi les propositions intéressant la mécanique céleste et la gravimétrie, on trouve dans les «Principia mathematica» plusieurs théorèmes sur l'attraction des sphères et des autres corps. Par exemple, Newton démontre que l'attraction gravifique d'un corps sphérique dont la masse est répartie sur des couches sphériques isopycniques est la même que celle d'un point massique situé au centre du corps et possédant la masse totale de celui-ci.

Source Wikipédia .

[invite6486d7bd]

Désolé, mais l'argument "la loi de Kepler" fait loi n'est, pour ma part, pas un argument valable, pour la simple raison que nous savons depuis Einstein que celle-ci est une approximation de la réalité.
A partir du moment où il est possible de la prendre en défaut, on doit admettre qu'il est possible de se tromper à d'autres niveaux, si on l'applique sans réfléchir.
Par exemple, vous me dites que la vitesse de la chute d'un corps ne dépend pas de sa composition chimique.
Or dans le cas où des corps, identiques, n'ont pas la même vitesse initiale, la relativité nous dit que leur accélération ne sera pas la même si on les place dans le même champ gravitationnel.
Chose que ne nous dit pas la loi de Kepler.

De la même manière, pour ce qui concerne le fait de pouvoir modéliser l'objet comme étant ponctuel sans que cela n'ai d'effet sur l'adéquation de la loi vis à vis de la réalité, selon Newton, il est assez évident que cette loi ne s'applique qu'approximativement si on suppose, contrairement à Newton, que la vitesse de propagation de la force gravitationnelle n'est pas infinie.

D'autre part, et c'est une considération supplémentaire à prendre en compte, à mon avis, dire que la planète en plume tombe "à la même vitesse" que la planète en plomb, est une manière ambiguë d'aborder le sujet.
Physiquement parlant, l'énoncé n'est pas assez précis car il est Géocentrique non accéléré.
Puisque selon le modèle de Newton, la planète en plomb va attirer la planète Terre, tout autant que la planète Terre va attirer la planète en plomb.

or dans la réalité, la planète en plume quant à elle, ne va pas attirer la Terre autant que la planète en plomb, puisque sa masse est inférieure.
La conséquence en est que "du point de vue de l'observateur terrestre", qui mesure donc la vitesse de la chute, la planète en plomb semblera tomber plus rapidement que la planète en plume.
Ca parait être une simple considération dans le choix du référentiel, mais je me méfie de ces petits détails...

Donc, pour ces quelques raisons, dire que la plume tombe à la même vitesse que la bille de plomb, "puisque ceci a été vérifié", est une erreur.
On a ici juste vérifié que l'effet éventuel lié à un autre paramètre physique n'est pas assez important pour pouvoir être mesuré.

On ne peut pas vérifier (et on ne l'a pas fait...) le principe "tous les objets tombent à la même vitesse", quel que soit leur composition chimique.
* A cause de la faible masse des objets employés dans des expériences préparées (et donc de l'effet "négligeable" ou pas et non mesurable).
* A cause de la grande masse des objets observés dans l'espace. (On déduit la masse et on fait de grosses approximations sur la composition des astres, depuis les lois de Newton et autre...ce qui fait qu'on tombe toujours juste, pour sûr. )

[Amanuensis]

Pas besoin d'invoquer la relativité.

Même dans le modèle newtonien, quand on dit que deux objets tombent en même temps indépendamment de leurs masse et composition, c'est (entre autres approximations) en négligeant le champ de gravitation qu'ils génèrent eux-mêmes. L'approximation est valable quand on s'intéressent à des objets de masse négligeable devant les masses à l'origine du champ gravitationnel.

[invitef29758b5]

Par exemple, vous me dites que la vitesse de la chute d'un corps ne dépend pas de sa composition chimique.
Or dans le cas où des corps, identiques, n'ont pas la même vitesse initiale

Quel rapport entre la vitesse initiale et la composition chimique ???

or dans la réalité, la planète en plume quant à elle, ne va pas attirer la Terre autant que la planète en plomb, puisque sa masse est inférieure.

Pourquoi sa masse est inférieure ?

La question de Mailou75 porte sur la mécanique newtonienne , restons dans ce domaine sinon on va l' embrouiller .

[Mailou75]

Salut,

Or dans le cas où des corps, identiques, n'ont pas la même vitesse initiale, la relativité nous dit que leur accélération ne sera pas la même si on les place dans le même champ gravitationnel.
Chose que ne nous dit pas la loi de Kepler.

Oui, d'accord là dessus. Une acceleration locale newtonnienne ne pourra s'appliquer de la meme façon en relativité puisqu'il y aura une asymptote (c). (Etrangement la chute radiale chez Schwarschild est "la meme" qu'en classique... la faute à l'idealisation ?)

Puisque selon le modèle de Newton, la planète en plomb va attirer la planète Terre, tout autant que la planète Terre va attirer la planète en plomb.

or dans la réalité, la planète en plume quant à elle, ne va pas attirer la Terre autant que la planète en plomb, puisque sa masse est inférieure.
La conséquence en est que "du point de vue de l'observateur terrestre", qui mesure donc la vitesse de la chute, la planète en plomb semblera tomber plus rapidement que la planète en plume.
Ca parait être une simple considération dans le choix du référentiel, mais je me méfie de ces petits détails...

J'essaye de comprendre la subtilité... comme les forces sont proportionnelles aux masses c'est comme tout le reste si on remplace m par M ca ne change rien a l'égalité des forces reciproques. Ensuite si tu consideres le deplacement du centre de gravité pour justifier que les vitesses sont differentes. Mais quand tu fais cela tu passes du probleme a une masse centrale au probleme a deux corps (comme le souligne Amanuensis) Donc si tu veux etre pointilleux il faut l'etre jusqu'au bout. Etait ce ton idee ou pas du tout ?

....

La question de Mailou75 porte sur la mécanique newtonienne , restons dans ce domaine sinon on va l' embrouiller.

Non allez y, il faut embrouiller son Rubix-cube pour avancer !

[invite6486d7bd]

J'essaye de comprendre la subtilité... comme les forces sont proportionnelles aux masses c'est comme tout le reste si on remplace m par M ca ne change rien a l'égalité des forces reciproques. Ensuite si tu consideres le deplacement du centre de gravité pour justifier que les vitesses sont differentes. Mais quand tu fais cela tu passes du probleme a une masse centrale au probleme a deux corps (comme le souligne Amanuensis) Donc si tu veux etre pointilleux il faut l'etre jusqu'au bout. Etait ce ton idee ou pas du tout ?

A vrai dire, je n'ai pas une idée très claire sur la question du "déplacement" en rapport avec le référentiel de la mécanique classique, et comme ce n'est pas très clair, ni pour moi, ni pour d'autre comme j'en ai l'impression, je me suis permi d'évoquer la question, d'autant qu'il est question ici d'une "vitesse de chute", qui pour moi n'a aucun sens si on ne défini pas clairement ce qu'on entend par là.

De plus, je n'arrive pas à me limiter à des modélisations qui font abstraction de l'ensemble des phénomènes physiques qui "semblent" ne pas intervenir lorsqu'il s'agit d'obtenir la meilleur justesse dans les prédictions.
C'est pour ça que la question vu sous l'angle de la conservation de l'énergie me semble la plus adaptée et comme il en était question dans une des réponses, je me suis dit qu'il pourrait être intéressant d'aller un peu plus loin "dans le détail".
une fois qu'on a épluché l'ensemble des effets physiques intervenant lors de l'accélération d'un corps massique, et acté si ceux-ci peuvent ou doivent être intégrés ou non dans le modèle, alors on peut dire qu'on a répondu à la question.

Je me disais justement, que si on voyait la question sous l'angle de la conservation de l'énergie, la composition de l'objet accéléré pourrait avoir un effet sur celle-ci, puisqu'il ne peut y avoir conservation...
La conservation est théorique, certes, si on considère que les corps sont isolés du monde, mais dans un monde réel, ce n'est pas le cas.
Ici, dans un système "ouvert", il me semble, et je laisse les experts en parler mieux que moi, le rayonnement émis par les objets de composition différente, est différent.
Si donc il est question de conservation d'énergie, et que la loi dans laquelle on fait intervenir la gravitation la stipule, il faut bien à un moment donné que l'énergie perdue en exces par l'un des objets réel (pas théorique) sous l'effet de l'accélération se compense quelque-part.
Et si l'accélération fait partie du modèle... alors ne faut-il pas aussi tenir compte de la question du rayonnement ?

[invitef29758b5]

d'autant qu'il est question ici d'une "vitesse de chute", qui pour moi n'a aucun sens si on ne défini pas clairement ce qu'on entend par là.

L' histoire de la vitesse de chute manque de rigueur . A l' époque de Kepler c' était assez courant .
Il vaut mieux parler de l' accélération .

[Amanuensis]

Je me disais justement, que si on voyait la question sous l'angle de la conservation de l'énergie

Le cadre est newtonien, alors.

[Amanuensis]

Revenons à du sérieux.

Dans le cadre newtonien, si on mettait à la place de Vénus un corps de symétrie sphérique de même masse, qu'il soit de plume, de plomb, une boule de neige, ou de la composition qu'on voudra, la cinématique de tout le Système serait inchangé: Mars ainsi que toutes les planètes, astéroïdes, etc., garderaient leur trajectoires relatives.

(Sauf capture ou non de météorites par Mars, ce qui dépend de son diamètre...)

[invite6486d7bd]

Pour en revenir au sujet initial.
Quelqu'un saurait-il quels sont les premiers résultats de l'expérience Microscope (test du principe d'équivalence) ?

Les mesures sont prévues pour durer pendant au moins 18 mois.

Le Cnes prévoit de communiquer les résultats finaux de Microscope en avril 2019.

Néanmoins, un premier point de performance est prévu en juin 2017, ce qui donnera une première indication sur la solidité de ce principe d'équivalence élaboré entre 1907 et 1915.

http://www.futura-sciences.com/scien...ifiques-62427/

Normalement on aurait du avoir un premier résultat en Juin, mais je ne trouve rien nulle part.

La page du CNES ici :
https://microscope.cnes.fr/fr/des-no...ite-microscope

[Gilgamesh]

Effectivement, sur le site il y a mention de la présentation de l'état de la mission au 4 juillet 2017 mais il n'y a pas d'article correspondant.

https://microscope.onera.fr/actualites
Review of Science status in CNES
The MICROSCOPE CNES/OCA/ZARM/ONERA team presented the status of the mission on the 4th of July 2017.


Je note simplement dans ce communiqué de 2016 que la publication finale du résultat aura lieu au plus tard en avril 2019.