poids et masse

[Walter38]

Bonjour, j'ai compris que la masse d'un corps était lié aux nombres d'atomes qui le compose, mais que son poids était dépendant de la gravité exercée sur ces atomes.
J'ai cru comprendre que la masse augmentait quand un objet était en accélération.
Est-ce que ça veut dire que si ma fusée fait 50 mètres de long et 10 de diamètre au sol elle va passé à un moment à 60 mètres de long et 15 de diamètre ?
Et seconde question tel que je le conçois dans le vide spatiale en l'absence de gravité ma fusée n'a plus de poids, alors on est le problème si elle passe de 20 tonnes au sol à 1000 tonnes (équivalent sol) une fois dans l'espace ? Je m'interroge car il est dit, et bien sur je ne le conteste pas, qu'il est impossible de faire voyager une fusée à une vitesse extrêmement élevée en raison de la croissance de sa masse... Je suis surement induit en erreur en regardant les films de sciences fictions avec des vaisseaux gigantesque car je me dis aucune importance dans l'espace ils n'ont pas de poids... Merci d'avance pour vos explications car je sais bien que je suis dans l'erreur.
-----

[Mailou75]

Salut,

La notion de "masse relativiste" est désuète. Ce qu'il faut comprendre c'est que l'énergie change. Si tu reçois un ballon à faible vitesse il ne te fera rien, si il est à grande vitesse il te fera mal, son énergie totale a changé, par rapport à toi... car si tu as la même vitesse que le ballon il ne te fera rien, du tout.

Dans la formule E=mc², m est la masse au repos et E l'énergie au repos. Si tu conserves la formule pour les objets en mouvements alors la "masse relativiste" varie, mais on utilise plus cette version. Il faut prendre la formule complète E=Ymc² où Y est le facteur de Lorentz lié à la vitesse relative. En fait la différence (Y-1)mc² est l'équivalent de l'énergie cinétique.

Oublie la variation de dimension, ça n'a (quasiment) rien à voir.

[Lansberg]

Bonjour,

pour compléter, on pourrait modifier la formule E=Ymc² (Y = gamma) par E = I.c² avec I désignant l'inertie de l'objet en mouvement. L'inertie augmente avec la vitesse et tend vers l'infini quand la vitesse (v) s'approche de la vitesse de la lumière, c. Il devient alors impossible d'amener un objet massif à la vitesse de la lumière car cela nécessiterait une énergie infinie.
Y = 1/ √(1 - v²/c²)
Y.m est l'inertie qui dépend donc de la masse et de la vitesse. Ça porte moins à confusion que masse relativiste qui amène à : "la fusée passe de 20 tonnes à 1000 tonnes" avec ses dimensions qui varient.

[Walter38]

Bonjour, merci pour les explications j'avais envisagé tout ça de manière beaucoup plus simpliste en me disant que dans l'espace il suffisait d'une petite "pichenette" au propulseur pour envoyer un satellite à très longue distance, mais probablement aussi à une vitesse très faible.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Mailou75]

Bonjour, merci pour les explications j'avais envisagé tout ça de manière beaucoup plus simpliste en me disant que dans l'espace il suffisait d'une petite "pichenette" au propulseur pour envoyer un satellite à très longue distance, mais probablement aussi à une vitesse très faible.

Tant qu'il n'y a pas de frottement, n'importe quelle pichenette t'envoie à l'infini, mais ça peut prendre un certain temps...

Pour te donner une idée, pour un train qui va à 400km/h on trouve que Y=1,00000000000007... c'est très proche de 1 car c'est une vitesse qui reste négligeable devant celle de la lumière.

[Anathorn]

On peut distinguer la masse en 2 catégories :

- masse grave : la masse intrinsèque d'un objet.
Cette masse grave multipliée par l'attraction gravitationnelle qu'elle subit donne le poids de l'objet dans le référentiel gravitationnel.

- masse inerte : la masse induite par l'inertie (qui dépend du mouvement, de l'acceleration) de cet objet.

wiki à lire sur le sujet : https://fr.wikipedia.org/wiki/Masse#...la_masse_grave

Est-ce que ça veut dire que si ma fusée fait 50 mètres de long et 10 de diamètre au sol elle va passé à un moment à 60 mètres de long et 15 de diamètre ?

la réponse est simple : non
Dans un référentiel non relativiste, il n'y a aucun changement de taille de l'objet en fonction de la variation de sa masse.

[Anathorn]

Tant qu'il n'y a pas de frottement, n'importe quelle pichenette t'envoie à l'infini, mais ça peut prendre un certain temps...

Sauf que l'espace n'est pas un terrain neutre d'influences gravitationnelles "parasites".
Donc non, une simple pichenette ne t'envoies pas a l'infini, elle te fait entrer dans une sorte de billard cosmique qui dépend des influences gravitationnelles aux alentours, qui ne sont jamais neutres.
Même sans aucun frottement.

[Anathorn]

Dans un référentiel non relativiste, il n'y a aucun changement de taille de l'objet en fonction de la variation de sa masse.

... pour un objet solide bien entendu, et non soumis à des forces gravitationnelles "écrasantes"...

[Mailou75]

la réponse est simple : non
Dans un référentiel non relativiste, il n'y a aucun changement de taille de l'objet en fonction de la variation de sa masse.

Si on cherche vraiment on peut trouver un changement de densité quand même. Exemple : un nuage de gaz de masse connue au repos se déplace à vitesse relativiste, il est alors compressé dans le sens du mouvement du facteur 1/Y et toutes les particules qui le composent sont plus proches (dans le référentiel de mesure). Comme sa masse reste inchangée on peut en déduire que sa densité a augmenté de Y !

[Anathorn]

J'avais posté un message au dessus juste pour dire ça :

... pour un objet solide bien entendu, et non soumis à des forces gravitationnelles "écrasantes"...

[Amanuensis]

- masse inerte : la masse induite par l'inertie (qui dépend du mouvement, de l'acceleration) de cet objet.

Juste pour rappeler que ce n'est plus l'approche considérée comme correcte. Les deux masses sont définies comme proportionnelles (en classique ou en RR), et les effets du mouvements sont renvoyés à leur place, comme des termes dépendant du référentiel choisi (comme la vitesse ou l'accélération le sont).

Ce qui est conforme au modèle de la RG, qui ne définit qu'une seule masse, la distinction entre les deux ne s'appliquant pas (puisque la force gravitationnelle est présentée comme un effet du choix de référentiel, donc comme un effet d'inertie). Présenter deux masses, et encore plus parler d'une masse inerte variable, impose un désapprendre à quelqu'un voulant progresser vers la RG. Pas vraiment utile. [Et ce n'est pas parce que certains "vulgarisateurs" le font qu'il faudrait les suivre.]

[Amanuensis]

Si on cherche vraiment on peut trouver un changement de densité quand même. Exemple : un nuage de gaz de masse connue au repos se déplace à vitesse relativiste, il est alors compressé dans le sens du mouvement du facteur 1/Y et toutes les particules qui le composent sont plus proches (dans le référentiel de mesure). Comme sa masse reste inchangée on peut en déduire que sa densité a augmenté de Y !

C'est un effet du choix de référentiel. Pas vraiment utile pour une propriété comme la densité, qu'on définit comme celle en prenant un référentiel où l'objet est immobile. N'importe lequel en RR (gravité nulle), et chute libre en RG (pour annuler l'effet d'une "force de gravitation") . Dans le dernier cas il ne reste les effets au second ordre de la gravitation, et il se trouve qu'ils n'affectent pas le volume dans le vide. Et ce même si la gravitation est "écrasante".

(Et l'écrasement va apparaître dès qu'il y a accélération propre non nulle, (éventuellement "écrasante"), quelle qu'en soit l'origine.)

Du coup c'est parfaitement "normal et intuitif" et les considérations relativistes ne sont que complications peu utiles (pour la définition de "densité" (de masse volumique)).