poids et masse terrestre?

[oxycryo]

bonjour à toute et tous

je vais revenir sur ce sujet sans doute éculé

mais ceci en du de cet article de futura

https://www.futura-sciences.com/scie...e-poids-15127/

la terre à t'elle un poid "propre"... une masse certe, sans conteste

mais sa forme en forme de boule, ne trahit-elle pas son état d'objet en apensateur, donc sans poids "propre"

alors certes, celle-ci relativement au soleil, à un poids propre, celui lié à l'attraction du soleil... mais est-ce celui dont vraiment parle cet article ?

la terre perd-elle alors du poids en perdant ou acquérant de la masse (fuite gazeuse vs micro astéroïde) ?
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[yves95210]

Salut,

cet article de futura

https://www.futura-sciences.com/scie...e-poids-15127/

Le titre de cet article est une catastrophe. On pourrait espérer que, comme souvent, ce n'est pas le rédacteur de l'article qui en a choisi le titre. Manque de bol on retrouve la même catastrophe dans le corps de l'article.
Visiblement pour la journaliste "scientifique" (?) qui l'a pondu, les mots poids et masse sont interchangeables...

[mach3]

En premier approximation la Terre est en chute libre, donc pas de poids significatif...

m@ch3

[polo974]

La Terre pèse environ 5.970 quadrillons de kg, soit 6²⁴ kg.

Allooooo

6*10²⁴ kg

elle ne fait vraiment pas le poids...

sans même parler des sempiternels points en séparateur de milliers...

Et puis, quelle précision...:

Bilan global : -81.447 tonnes par an

plus ou moins combien de centaines de tonnes ? ? ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Mickey-l.ange]

En premier approximation la Terre est en chute libre, donc pas de poids significatif...

m@ch3

Bonjour,

La force P = m.g ne s'applique pas précisément à un corps en chute libre ?
(J'ai toujours un problème avec la notion de "chute libre"...)

Et P = m.g_sol ne s'applique pas à la Terre, avec g_sol = accélération de la pesanteur solaire, comme l'a dit Oxycryo ?

celle-ci relativement au soleil, a un poids propre, celui lié à l'attraction du soleil...

[Deedee81]

Salut,

J'ai déjà constaté un flou artistique dans cette définition. Cela résulte sans doute des contextes théoriques (Newton : P=mg s'applique, Einstein : en chute libre, pas de force appliquée).
(gsol reste assez faible au niveau de la Terre de toute façon)

[mach3]

Questions pour aiguillonner sur la notion de "poids" et de "pesanteur" :
-quel est le poids d'un passager d'un vol 0g quand celui-ci est en phase de vol "normal" (e.g. rectiligne uniforme)?
-quel est le poids d'un passager d'un vol 0g quand celui-ci effectue une ressource dite à "1.8g" (forte montée en accélérant pour démarrer une parabole, ou freinage en tirant sur le manche pour redresser à l'horizontal en sortie d'une parabole)?
-quel est le poids d'un passager d'un vol 0g quand celui-ci effectue une de ses fameuses paraboles?

-quel est le poids de Neil Armstrong à la surface de la Terre?
-quel est le poids de Neil Armstrong pendant la phase d'accélération la plus forte de la fusée Saturn V ("4g") ?
-quel est le poids de Neil Armstrong pendant le transfert Terre-Lune ou pendant qu'il orbite autour de la Lune?
-quel est le poids de Neil Armstrong à la surface de la Lune ("0.16g")?

-quel est le poids d'un passager d'un ascenseur dont le câble a lâché mais dont les freins ne se sont pas encore activés?

m@ch3

[Mickey-l.ange]

(Newton : P=mg s'applique, Einstein : en chute libre, pas de force appliquée).

Compris, merci.

mach3...

Solution des jeux la semaine prochaine ?

[mach3]

Solution des jeux la semaine prochaine ?

Le but n'est pas de donner les bonnes réponses, mais de trouver une façon de répondre qui soit cohérente, qui ne mène pas à des contradictions, éventuellement en pointant des manques dans l'énoncé des questions. Tiens j'en rajoute 4 autres pour le fun :

-Quel est le poids d'un astronaute se tenant debout au sommet d'une hypothétique tour de 400km de haut ?
-Quel est le poids d'un astronaute se maintenant à 400km d'altitude à la verticale d'un point donné du globe en faisant usage de retrofusée (bien vener les rétrofusées hein) ?
-Quel est le poids d'un astronaute au sommet d'un trajectoire balistique culminant à 400km ?
-Quel est le poids d'un astronaute en train de faire une sortie autour de l'ISS (en orbite à 400km d'altitude) ?
(on considère que l'astronaute et son équipement ont une masse totale de 150kg dans les 4 cas)

m@ch3

[Mickey-l.ange]

Questions pour aiguillonner sur la notion de "poids" et de "pesanteur" :
-quel est le poids d'un passager d'un vol 0g quand celui-ci est en phase de vol "normal" (e.g. rectiligne uniforme)?
-quel est le poids d'un passager d'un vol 0g quand celui-ci effectue une ressource dite à "1.8g" (forte montée en accélérant pour démarrer une parabole, ou freinage en tirant sur le manche pour redresser à l'horizontal en sortie d'une parabole)?
-quel est le poids d'un passager d'un vol 0g quand celui-ci effectue une de ses fameuses paraboles?

-quel est le poids de Neil Armstrong à la surface de la Terre?
-quel est le poids de Neil Armstrong pendant la phase d'accélération la plus forte de la fusée Saturn V ("4g") ?
-quel est le poids de Neil Armstrong pendant le transfert Terre-Lune ou pendant qu'il orbite autour de la Lune?
-quel est le poids de Neil Armstrong à la surface de la Lune ("0.16g")?

-quel est le poids d'un passager d'un ascenseur dont le câble a lâché mais dont les freins ne se sont pas encore activés?

m@ch3

Il me semble que vous soufflez certaines réponses en indiquant certaines accélérations : 1,8g - 4g - 0,16g...

[mach3]

Il me semble que vous soufflez certaines réponses en indiquant certaines accélérations : 1,8g - 4g - 0,16g...

oui, mais que la réponse soit directement lié à ces indications fait qu'il y a un sous-entendu dans la question

Voici des réponses qui pourraient venir spontanément, nous allons ensuite les critiquer :

-quel est le poids d'un passager d'un vol 0g quand celui-ci est en phase de vol "normal" (e.g. rectiligne uniforme)? environ 800N pour un humain de 80kg
-quel est le poids d'un passager d'un vol 0g quand celui-ci effectue une ressource dite à "1.8g" (forte montée en accélérant pour démarrer une parabole, ou freinage en tirant sur le manche pour redresser à l'horizontal en sortie d'une parabole)? environ 1.8x800 = 1440N pour un humain de 80kg
-quel est le poids d'un passager d'un vol 0g quand celui-ci effectue une de ses fameuses paraboles? approximativement 0N pour un humain de 80kg

Ces réponses semblent logiques. Les passagers se sentent en effet plus lourd (on dit qu' "ils supportent 1.8 fois leurs poids"*) lors de la ressource, et se sentent légers pendant la parabole. Pourtant, tout du long, il semble également logique que la force "poids" s'applique sur eux, et qu'elle vaut à chaque fois environ 800N. Il y a un truc pas clair. Est-ce que le poids d'un passager de vol 0g varie au cours des différentes phases du vol ou pas?

-quel est le poids de Neil Armstrong à la surface de la Terre? environ 720N (sa masse est d'environ 72kg)
-quel est le poids de Neil Armstrong pendant la phase d'accélération la plus forte de la fusée Saturn V ("4g") ? environ 2900N
-quel est le poids de Neil Armstrong pendant le transfert Terre-Lune ou pendant qu'il orbite autour de la Lune? approximativement 0
-quel est le poids de Neil Armstrong à la surface de la Lune ("0.16g")? environ 115N

ici aussi, ça semble logique. Mais il y a des choses qui clochent. Entre la surface du sol et l'altitude où l'accélération de la saturne V est la plus forte, la force de gravitation est quasiment la même. La force "poids" sur Armstrong devrait toujours être d'environ 720N. De même au début du transfert, la gravitation n'est pas très différente de celle de la surface terrestre. Même constat entre "en orbite autour de la lune" et "à la surface de la lune", la gravité lunaire ne change pas significativement entre les deux et il est raisonnable de penser que le poids est d'environ 115N dans les deux cas. Toujours ce même truc pas clair...

-quel est le poids d'un passager d'un ascenseur dont le câble a lâché mais dont les freins ne se sont pas encore activés? approximativement 0

pourtant l'ascenseur n'est pas dans le vide de l'espace loin de tout, il est proche de la surface terrestre, donc le poids devrait être dans les 800N en fait...

-Quel est le poids d'un astronaute se tenant debout au sommet d'une hypothétique tour de 400km de haut ? environ 1500N
-Quel est le poids d'un astronaute se maintenant à 400km d'altitude à la verticale d'un point donné du globe en faisant usage de retrofusée (bien vener les rétrofusées hein) ? environ 1500N
-Quel est le poids d'un astronaute au sommet d'une trajectoire balistique culminant à 400km ? approximativement 0
-Quel est le poids d'un astronaute en train de faire une sortie autour de l'ISS (en orbite à 400km d'altitude) ? approximativement 0
(on considère que l'astronaute et son équipement ont une masse totale de 150kg dans les 4 cas)

Dans tous les cas l'astronaute est à la même altitude, ne devrait-il pas avoir le même poids à chaque fois ?

Qu'est ce qui cloche ? si les réponses que j'ai donné en gras ne correspondent pas à la norme du vecteur poids, à quoi correspondent-elles physiquement ? Et d'ailleurs c'est quoi le poids? la masse fois le champ de pesanteur ? et qu'est ce que le champ de pesanteur ? la même chose que le champ de gravitation ?

* : la formulation de la phrase peut prêter à sourire pour le lecteur averti !

m@ch3

[Mickey-l.ange]

En cas d'accélération, est-ce qu'il n'est pas plutôt question d'inertie que de poids ?

Et Deedee (#6) ne suggère-t-il pas qu'il est question de mécanique newtonienne ?

-Quel est le poids d'un astronaute se tenant debout au sommet d'une hypothétique tour de 400km de haut ? environ 1500N

Là je ne saisis pas : pourquoi 1500 N et non un peu moins de 800 N, g diminuant très légèrement avec l'altitude ?

[mach3]

Là je ne saisis pas : pourquoi 1500 N et non un peu moins de 800 N, g diminuant très légèrement avec l'altitude ?

On considère l'astronaute et son équipement, 150kg, donc environ 1500N.

Les poids que je donne dans les réponses en gras sont ceux qui seraient indiqués par un pèse-personne que le passager ou l'astronaute trimbale avec lui. Il s'agit de mesures physique concrètes.
Le poids est le produit masse par pesanteur. La pesanteur, considérée au niveau du sol, n'est pas simplement le champ de gravitation, mais contient aussi une correction axifuge* (v²/r), due à la rotation de la Terre (si on remulitplie par la masse, le poids est la somme de la force gravitationnelle et d'une force d'entrainement axifuge). Dans l'ISS où pendant la phase parabolique d'un vol 0g, on parle sans difficulté d'impesanteur, c'est à dire de pesanteur nulle, pesanteur comprise comme étant la somme du champ de gravitation ET d'une correction axifuge, dans une situation où cette correction compense exactement le champ de gravitation.
Pour avoir un discours cohérent, il faudrait donc préciser le référentiel, car la pesanteur ainsi définie (gravité+entrainement axifuge) dépend du référentiel (parce que l'entrainement axifuge dépend du référentiel), et donc le poids dépend du référentiel.

Un fil à relire sur le sujet (et surtout le document qui lui est lié) : https://forums.futura-sciences.com/p...pesanteur.html . Bien qu'une introduction (atypique) à la relativité générale, il s'agit néanmoins d'un aspect qui relève toujours de la mécanique classique.

*en général on dit "centrifuge", qui veut dire "qui fuit le centre", il s'agit ici de fuir un axe de rotation, pas un centre, donc "axifuge".

m@ch3

[Hiark]

hello,

question peut être bête, mais pourquoi dans l'article cité au début, il est dit que le réchauffement entraine une augmentation de la masse ?

[mach3]

hello,

question peut être bête, mais pourquoi dans l'article cité au début, il est dit que le réchauffement entraine une augmentation de la masse ?

Le forçage radiatif est, à la grosse louche, de 4W/m². Si on le multiplie par la surface de la Terre et par la durée d'une année, on trouve l'énergie thermique accumulée en trop par la Terre en une année environ 65PJ (pétajoules) et cette énergie représente une masse de 720 tonnes à peu près (via E=mc²). L'ordre de grandeur est bon, l'article mentionne 160 tonnes. Peut-être qu'il ne faut pas prendre toute la surface, mais la surface effective (celle qui est éclairée et avec correction de l'angle d'incidence, soit 4 fois moins), ce qui donnerait 180 tonnes, ça colle vu que j'ai pris le forçage radiatif à la louche (c'est plus 3.7W/m² que 4).

m@ch3

[Tawahi-Kiwi]

plus ou moins combien de centaines de tonnes ? ? ?

±dizaines de milliers de tonnes pour autant que je puisse juger.

Les estimations de l'apport meteoritique vont de 5 a 50 kt/an (de memoire) - la perte atmospherique, je ne me souviens plus des chiffres mais je vois en parcourant rapidement le net de 50 a 100 kt/an.

Donc, ici, c'est juste un modele qui abouti a cette balance de masse. Tout depend des donnees initiales.

Les éléments radioactifs contenus dans les roches et le noyau se désintègrent et s'échappent par rayonnement vers l'espace (7 tonnes/an environ).

Mouais..... ou plutot, une infime partie de la masse de l'element s'echappe sous forme de rayonnement (exception faite du potassium-40 je suppose ou ce serait la majeure partie), le reste sous forme d'helium deja mentionne - et encore, parce qu'un rayon gamma produit a 1000m de profondeur, je doute qu'il atteigne la surface. Les neutrinos, eux, ont leur chance.

T-K

[Archi3]

On considère l'astronaute et son équipement, 150kg, donc environ 1500N.

Les poids que je donne dans les réponses en gras sont ceux qui seraient indiqués par un pèse-personne que le passager ou l'astronaute trimbale avec lui. Il s'agit de mesures physique concrètes.
Le poids est le produit masse par pesanteur. La pesanteur, considérée au niveau du sol, n'est pas simplement le champ de gravitation, mais contient aussi une correction axifuge* (v²/r), due à la rotation de la Terre (si on remulitplie par la masse, le poids est la somme de la force gravitationnelle et d'une force d'entrainement axifuge). Dans l'ISS où pendant la phase parabolique d'un vol 0g, on parle sans difficulté d'impesanteur, c'est à dire de pesanteur nulle, pesanteur comprise comme étant la somme du champ de gravitation ET d'une correction axifuge, dans une situation où cette correction compense exactement le champ de gravitation.
Pour avoir un discours cohérent, il faudrait donc préciser le référentiel, car la pesanteur ainsi définie (gravité+entrainement axifuge) dépend du référentiel (parce que l'entrainement axifuge dépend du référentiel), et donc le poids dépend du référentiel.

Un fil à relire sur le sujet (et surtout le document qui lui est lié) : https://forums.futura-sciences.com/p...pesanteur.html . Bien qu'une introduction (atypique) à la relativité générale, il s'agit néanmoins d'un aspect qui relève toujours de la mécanique classique.

*en général on dit "centrifuge", qui veut dire "qui fuit le centre", il s'agit ici de fuir un axe de rotation, pas un centre, donc "axifuge".

m@ch3

et dans le même style "poil à gratter" : quelle est la force de gravitation qui s'exerce sur la Lune ?

[Mickey-l.ange]

Merci Mach3 pour votre patience.

[yves35]

bonjour,

je découvre cette correction axifuge (à replacer au scrable ). Cela veut il dire que 2 personnes de même masse ont un poids différent s'ils sont à l'équateur ou pile sur l'axe de rotation de la terre à un pole ? (sans parler de l,influence ? de la distance au centre de la terre un poil plus faible aux pôles). Est ce que la personne à l'équateur est plus légère? .
Si (par la pensée) son poids (uniquement le produit de sa masseXle champ de pesanteur,donc hors considération axifuge)disparait,est elle éjectée vers l'extérieur et dans une direction qui passe par le centre de la terre? ou plus ou moins tangentielle?
Je vais faire à présent attention en sortant de chez moi et éviter de passer la Loire

yves

[polo974]

et dans le même style "poil à gratter" : quelle est la force de gravitation qui s'exerce sur la Lune ?

C'est quoi une "force de gravitation" ?

yves35, fait attention, la nuit (et pire si c'est de nouvelle lune), tu pèses moins lourd que le jour (surtout vers l'équateur)...

Pour info, les balances à usage commercial (au sens large) ont très souvent des tables de correction selon le pays où elles sont installées car la masse d'une marchandise est pesée indirectement au travers de la gravité locale. Par contre, on ne corrige pas la poussée d'Archimède (c’est rare qu'on vende des produits à très faible densité)...

[yves95210]

Salut,

je découvre cette correction axifuge (à replacer au scrable ). Cela veut il dire que 2 personnes de même masse ont un poids différent s'ils sont à l'équateur ou pile sur l'axe de rotation de la terre à un pole ? (sans parler de l,influence ? de la distance au centre de la terre un poil plus faible aux pôles). Est ce que la personne à l'équateur est plus légère? .

D'un poil. Sauf erreur de calcul, à l'équateur l'accélération axifuge est d'environ 0,034 m/s², et tu es donc plus léger qu'au pôle d'environ 0,35%.

Si (par la pensée) son poids (uniquement le produit de sa masseXle champ de pesanteur,donc hors considération axifuge)disparait,est elle éjectée vers l'extérieur et dans une direction qui passe par le centre de la terre? ou plus ou moins tangentielle?

La pesanteur c'est l'accélération gravitationnelle (GM/R², où M et R sont la masse et le rayon de la Terre) plus l'accélération inertielle. Donc ce que tu veux faire disparaître n'est pas le poids mais l'accélération gravitationnelle, autrement dit la masse de la Terre. Dans ce cas, effectivement tu seras éjecté. Mais perpendiculairement à l'axe de rotation, pas suivant une droite passant par le centre de la Terre (d'où "axifuge" et non centrifuge).
Cela rendrait d'ailleurs dangereux d'aller se balader sur la surface extérieure d'une station spatiale qui serait en rotation pour permettre à ses occupants de vivre dans une pesanteur "normale" (dirigée vers l'extérieur).

[Archi3]

C'est quoi une "force de gravitation" ?

a priori , la Lune n'étant soumise qu'à la gravitation (sauf pour certains où elle serait un vaisseau creux extraterrestre) , c'est juste la masse de la Lune fois son accélération gravitationnelle (le fameux G M/R^2 rappelé par Yves). Qui a le bon goût d'être invariante par changement de référentiel galiléen. Donc le problème est "juste" de trouver l'accélération de la Lune par rapport à un référentiel galiléen. Facile, non ?

[Archi3]

Facile, non ?

ou pas, vu le silence soudain sur le fil ?

J'élabore un petit peu : la distinction entre "accélération gravitationnelle" et "accélération inertielle" a une base claire en mécanique classique newtonienne, justement parce qu'elle introduit la notion fondamentale de référentiel galiléen , une classe d'équivalence des référentiels dans lesquels le principe d'inertie et la relation fondamentale de la dynamique sont valides. Pour un corps en chute libre, l'accélération gravitationnelle est celle évaluée dans les référentiels galiléens (invariante par transformation de Galilée) , et l'accélération inertielle est ... le reste, la différence entre l'accélération réelle et l'accélération gravitationnelle, et mesure le caractère non galiléen du référentiel (les forces d'inertie). Le "poids" tient compte des deux, donc de l'accélération réelle, et inclut donc la composante inertielle.

Bon tout est clair et bien posé ... à part que ça suppose qu'on sache bien caractériser un "bon" référentiel galiléen (un seul suffit puisque la composante gravitationnelle est la même dans tous les réf. galiléens), pour séparer les contributions.

Donc la seule question qui se pose est : comment définir un bon référentiel galiléen pour repérer le mouvement de la Lune (ou de la Terre bien sur) ?

(bien évidemment tous les connaisseurs de la RG savent que cette question n'a pas de réponse ...)