J'ai honte...

[invite040799cb]

Bonjour à tous !

Mon petit frère (en 5éme) m'a demandé quelle serait la force minimale symbolique en newton pour déplacer une fusée pesant 10 000 kg sur Terre*, et quelle serait en m/s l'accélération créée.

J'ai donné une réponse pour le moins confuse et probablement erronée du haut de mes 20 ans...

Pusique 10 newtons = 1 kg* } J'ai concédé la valeur suivante : 100 000 001 N

Mais cela ne colle pas pas avec la seconde loi de Newton } a = F/m

Le problème est inéluctablement d'une simplicité hallucinante... mais je ne comprends pas... suis-je normal ?

Clairement, il y a une abysse entre la maîtrise d'un concept et... une notion.

Merci de vos réponses.
-----

[gatsu]

Bonjour à tous !

Mon petit frère (en 5éme) m'a demandé quelle serait la force minimale symbolique en newton pour déplacer une fusée pesant 10 000 kg sur Terre*, et quelle serait en m/s l'accélération créée.

J'ai donné une réponse pour le moins confuse et probablement erronée...

Pusique 10 newtons = 1 kg* } J'ai concédé la valeur suivante : 100 000 001 N

Mais cela ne colle pas pas avec la seconde loi de Newton } a = F/m

Le problème est inéluctablement d'une simplicité hallucinante... mais je ne comprends pas

Clairement, il y a une abysse entre la maîtrise d'un concept et... une notion.

Merci de vos réponses.

Une fusée ayant une masse de est donc soumise à un poids de

dirigée à peu près vers le centre de la Terre (ou localement vers le bas).
Si tu exerces une force F dirigée vers le haut (ou plus exactement de direction opposée au poids), pour que la fusée s'élève il faut que

et donc une réponse simple possible est effectivement .
Tu as donc une accelération égale à :

[yves25]

Je ne sais pas si ça va vraiment faire l'objet d'un débat scientifique
D'abord il me semble que tu t'emmêles les pinceaux avec les zéros

Ensuite: il suffit d'exercer une force égale (+ epsilon) à la force qui la retient , cad au poids
Quant ^l'accélération créée, c'est ( F-P)/m ou encore epsilon/m

Choisis donc epsilon = 1N

Batu sur le fil !

[invite040799cb]

Je ne sais pas si ça va vraiment faire l'objet d'un débat scientifique

Oups... j'aurais dû mettre ce topic dans un autre fil... encore désolé.

Décidemment, ce n'est pas ma journée

Et je dois étre d'une densité énorme puisque certains principes m'échappent encore !

a = 100 000 N/ 10 000 kg = 10m/s²

2 force égales sont censées se neutraliser. Donc il y a un problème de convertion ?

Par ailleurs, je ne sais pas ce que signifie "epsilon"...

Edit : Je voulais dire 100 001 N. Toujours est-il que }

a = 100 00/ 10 000 = 10m/s²

J'ai l'impression d'être un martien

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite040799cb]

a = 100 00/ 10 000 = 10m/s²

J'ai l'impression d'être un martien

Encore une erreur, désolé } a = 100 000/ 10 000 = 10m/s²

Et si aucune résistance ne s'exerce, n'importe quelle force pourrait déplacer une mass de X kg.

Seulement l'accélération devrait varier ?

[_Goel_]

Ensuite: il suffit d'exercer une force égale (+ epsilon) à la force qui la retient , cad au poids

Pourquoi tant de force ?
En théorie, seul Epsilon suffit pour déplacer la fusée ? non ? Qui a dit vers le haut ?

[gatsu]

a = 100 00/ 10 000 = 10m/s²

J'ai l'impression d'être un martien

tu t'es gouré je t'ai donné la bonne valeur pou l'accélération.

[Lord Predator]

Salut !

Si seulement je pouvais avoir honte pour ce genre de détails ^^

Cordialement,

[invite040799cb]

Tout d'abord, merci à tous de vos réponses !

tu t'es gouré je t'ai donné la bonne valeur pou l'accélération.

Oui, mais je n'ai pas bien compris ta démarche.

Je suis pertinemment conscient que je butte sur un problème relativement simple... et c'est d'autant plus frustrant.

Mon esprit demeure fortement confus...

Imaginons que 1 newton = 1 kg sur Terre }

a = 10/10 = 1m/s²

Alors que 2 forces équivalentes s'annulent. J'ai donc, une fois de plus, manqué quelque chose.

J'aimerais aussi comprendre cette loi dans l'espace }

Si une force de 1 kg s'applique sur un objet ayant une masse de 1 kg, quelle sera sont accélération ?

Je suis totalement pommé...

[invité576543]

Si une force de 1 kg s'applique sur un objet ayant une masse de 1 kg, quelle sera sont accélération ?

Faut que tu réalises que cela n'a pas de sens. Une force s'exprime en newton, pas en kg. C'est le poids (qui est une force particulière) qui est plus ou moins proportionnelle à la masse à la surface d'une planète. Avec un coefficient de 9,8 m/s² (ou 9,8 N/kg comme on apprend en classe), particulier à la Terre.

Et un kg c'est une unité de masse, disons de quantité de matière en première approximation. Rien à voir avec une force, sauf qu'il se trouve que le poids est à peu près proportionnel à la masse tant qu'on reste à la surface de la Terre, ce qu'il fait que nos anciens ont "mélangé" poids et masse (et on dit toujours "peser" pour évaluer une masse... C'est vrai que "masser" pourrait porter à une autre confusion.)

Cordialement,

[invite040799cb]

Faut que tu réalises que cela n'a pas de sens. Une force s'exprime en newton, pas en kg. C'est le poids (qui est une force particulière) qui est plus ou moins proportionnelle à la masse à la surface d'une planète. Avec un coefficient de 9,8 m/s² (ou 9,8 N/kg comme on apprend en classe), particulier à la Terre.

Et un kg c'est une unité de masse, disons de quantité de matière en première approximation. Rien à voir avec une force, sauf qu'il se trouve que le poids est à peu près proportionnel à la masse tant qu'on reste à la surface de la Terre, ce qu'il fait que nos anciens ont "mélangé" poids et masse (et on dit toujours "peser" pour évaluer une masse... C'est vrai que "masser" pourrait porter à une autre confusion.)

Cordialement,

Merci de cette précision (une force doit s'exprimer en newton). Mais je ne pense pas avoir fait de confusion entre masse et poids ?

De toute évidence, je mélange plusieurs concepts. Notamment force et énergie.

Mais quelqu'un pourrait-il m'expliquer ceci }

Si 1 newton = 1 kg sur Terre et que a = F/m alors pourquoi une force de 10 N appliquée sur une masse de 10 kg donne une accélération de 1m/s² ?

Je vous certifie que je ne fais pas exprès... je suis totalement embrouillé et sa m'énerve de ne pas comprendre la petite subtilité qui permettrait de déverouiller mon esprit.

[invité576543]

Mais quelqu'un pourrait-il m'expliquer ceci }

Si 1 newton = 1 kg sur Terre et que a = F/m alors pourquoi une force de 10 N appliquée sur une masse de 10 kg donne une accélération de 1m/s² ?

C'est ce que j'avais essayé d'expliquer (ou plutôt pourquoi on ne peut pas poser la question comme ça...).

J'essaierai mieux plus tard...

Cordialement,

[invite040799cb]

C'est ce que j'avais essayé d'expliquer (ou plutôt pourquoi on ne peut pas poser la question comme ça...).

J'essaierai mieux plus tard...

Cordialement,

Merci.

En fait, cette configuration est tout simplement impossible. La seconde loi de Newton est donc seulement valable dans un environement "neutre", sans ajustement ?

Si la masse ne varie pas, le poids change. Donc même si 1 newton égalait 1 kg sur terre, le poids serait plus grand dû à la gravité.

Dans l'exemple citée, il aurait fallu 11 N pour déplacer une masse de 10 kg.

[JPL]

Et hop ! c'est en Physique maintenant.

[invité576543]

Si la masse ne varie pas, le poids change. Donc même si 1 newton égalait 1 kg sur terre, le poids serait plus grand dû à la gravité.

C'est l'expression "1 newton égal 1 kg" qui ne va pas. Ca montre un blocage quelque part.

On peut dire "une masse de 1 kg pèse 9,8 Newton à la surface de la Terre", comme on dirait "1 kg de pain coûte 4 Euros en France". Ce n'est pas une égalité, c'est une correspondance, une proportionnalité.

Ou encore "une masse de 1 kg subit une force vers le bas de 9,8 Newton à la surface de la Terre". L'égalité a la forme , elle fait intervenir trois termes, pas deux, avec l'accélération de la pesanteur au point x faisant la correspondance, selon le lieu.

Dans l'exemple citée, il aurait fallu 11 N pour déplacer une masse de 10 kg.

Il faut une force de 11 N orientée vers le haut pour compenser la force de pesanteur et donc impulser à l'objet une accélération vers le haut.

En fait, cette configuration est tout simplement impossible. La seconde loi de Newton est donc seulement valable dans un environnement "neutre", sans ajustement ?

Non. Elle est valable partout. Ton blocage est ailleurs.

Cordialement,

[predigny]

En fait, une poussée de 99999 N suffira pour que la fusée s'élève car en quelques fraction de seconde elle se sera allégée de bien plus que d'un Kg. L'accélération sera "accélérée", presque nulle au début elle s'intensifiera à fur et à mesure que le carbrant se raréfiera. Mais quel gâchis d'énergie ! Dans la poussée des moteurs il doit y avoir deux "parts" : celle destinée à annuler le poids de la fusée et celle destinée à l'accélération initiale. Quelle doit être la part des deux pour avoir un rendement optimum de l'utilisation du carburant, tout en respectant une accélération max supportable par le matériel ?

[gatsu]

En fait, une poussée de 99999 N suffira pour que la fusée s'élève car en quelques fraction de seconde elle se sera allégée de bien plus que d'un Kg. L'accélération sera "accélérée", presque nulle au début elle s'intensifiera à fur et à mesure que le carbrant se raréfiera. Mais quel gâchis d'énergie ! Dans la poussée des moteurs il doit y avoir deux "parts" : celle destinée à annuler le poids de la fusée et celle destinée à l'accélération initiale. Quelle doit être la part des deux pour avoir un rendement optimum de l'utilisation du carburant, tout en respectant une accélération max supportable par le matériel ?

Salut,

Je crois qu'il vaut mieux éviter de rentrer dans ce genre de subtilité pour l'instant .

[predigny]

Salut,
Je crois qu'il vaut mieux éviter de rentrer dans ce genre de subtilité pour l'instant .

Ce sont parfois les "subtilités" qui aident à comprendre le "gros" du problème.

[inviteb3af929e]

Si tu ve déplacer à l'horizontal un fusée placée sur un engin à roue, alors il suffit de donner une force pouvant contrer les "frottements", avec des frottements nuls, une fourmi peut déplacer tout ça.

Si tu veux déplacer la fusée à la verticale (ce que tu voulais surement), alors en considérant g=10m/s, 100 000N suffira donc juste à contrer le poids de la fusée et elle ne bougera pas, pour lui donner une accélération il faut un peu plus que 100 000N, 100 001 est un exemple, 100 000 + epsilon est plus correct car le 1 que l'on a ajouté est trop arbitraire. L'accélération sera ensuite de epsilon/10 000. Donne la valeur à epsilon qui t'arrange, à mon avis l'accélération doit être autour de 1m/s ou un petit peu plus, ce qui donne epsilon = 10 000 N. epsilon = 1 est beaucoup trop faible, il faudrait attendre des heures avant de voir un petit déplacement. Maintenant tout cela ne tient pas compte du fait que la fusée s'allège comme l'a dit predigny. Le epsilon n'a pas besoin d'être aussi élevé.

[invite040799cb]

Bonsoir et merci à tous de vos réponses.

J'ai compris l'essentiel, mais c'est juste la manière dont vous décomposez le calcul que je ne comprends pas.

Dites vous bien que l'enchainement de la logique mathématique n'est souvent pas évidente pour les novices.

Si tu veux déplacer la fusée à la verticale (ce que tu voulais surement), alors en considérant g=10m/s, 100 000N suffira donc juste à contrer le poids de la fusée et elle ne bougera pas, pour lui donner une accélération il faut un peu plus que 100 000N, 100 001 est un exemple, 100 000 + epsilon est plus correct car le 1 que l'on a ajouté est trop arbitraire. L'accélération sera ensuite de epsilon/10 000. Donne la valeur à epsilon qui t'arrange, à mon avis l'accélération doit être autour de 1m/s ou un petit peu plus, ce qui donne epsilon = 10 000 N. epsilon = 1 est beaucoup trop faible, il faudrait attendre des heures avant de voir un petit déplacement. Maintenant tout cela ne tient pas compte du fait que la fusée s'allège comme l'a dit predigny. Le epsilon n'a pas besoin d'être aussi élevé.

Oui, il faut donc bien que F>P. Finalement on ne considère pas l'équivalence.

Puisqu'une masse de 1 kg pèse 10 Newtons à la surface de la Terre, on ne peut pas faire 100 0001/10 000 = 10

On considère seulement ce qui s'ajoute aux 100 000 Newtons.

Ainsi, l'accélération sera de 1m/s.

Mais je voudrais trouver cette réponse dans l'équation }

a = 100 001 - 100 000/10 000 = 0,0001 ?

Je ne comprends pas comment gatsu est arrivé à 1 }

a = (100 001 - 100 000)/(10 000) = 1

Et également pourquoi a t-il rajouté ceci } = 1/(10 000)m/s²

C'est juste une histoire d'étape qui m'échappe... rien de plus.

Mais la signification de l'ensemble est cerné.

Encore une chose } Si une masse de 1 kg pèse 1 Newton à la surface de la Terre et que nous faisons 10/10 = 1

Nous devons considérer 1 comme nul ? Moi j'aurais aimé trouvé la valeur 0 à la fin du calcul. C'est cela qui me perturbe.

Comme le 0,0001.

Donne la valeur à epsilon qui t'arrange, à mon avis l'accélération doit être autour de 1m/s ou un petit peu plus, ce qui donne epsilon = 10 000 N.

J'ai également un problème avec cette partie... pourquoi epsilon = 10 000 N ?

Alors que 1 Newton est censé suffir ?

Si epsilon = 10 000 N, l'accélération devrait en être d'autant ? a = 10 000m/s

J'ai encore 2 petites questions

Si une force de 10 Newtons s'applique sur une masse de 10 kg dans l'espace, quelle en sera l'accélération ?

10m/s si j'ai bien compris ?

Dernier point }

Si F =m*a : Comment se fait-il que, dans l'hypothèse où la fusée garderait le même poids, 99 999 Newtons appliqués sur un poids de 10 000 kg donnent la valeur 0 ?

Alors qu'une force s'excerce pourtant ?

Si quelqu'un prend le temps de bien décomposer chaque partie, je suis persuadé de tout intégré.

Merci de votre attention

[predigny]

....
Encore une chose } Si une masse de 1 kg pèse 1 Newton à la surface de la Terre et que nous faisons 10/10 = 1
Nous devons considérer 1 comme nul ? Moi j'aurais aimé trouvé la valeur 0 à la fin du calcul. C'est cela qui me perturbe.
...

D'abord, 1Kg pèse 10N sur terre. La seconde phrase citée est étrange.
Bon ; en simplifiant et en considérant que la fusée ne s'allège pas en brullant son carburant, une poussée de 100 000N la met "comme en état d'apesanteur". Reste maintenant à accélérer une masse de 10 000 kg pour que cette fusée puisse quitter son pas de tir. On a F=m.a , si on veut une accélération de 1m/s² il faut exercer une force de f=10000x1 = 10 000N, en plus des 100 000N qui servent juste à compenser le poids de la fusée, d'où le epsilon de 10 000N.

[invite040799cb]

Salut !

Le problème est résolu. J'ai compris entre temps.

Par ailleurs, Newton ne parle pas de la force totale produite, mais seulement de la force créée lors de l'accélération.

Donc si il n'y a pas d'accélération, il n'y a pas de force créée.

En fait, il y a plusieurs définitions pour représenter une force. Et c'est probablement ce qui m'a induit en erreur sur certains points.

Si une force est une action qui permet de modifier le mouvement d'une masse, alors l'équation F = m*a ne s'applique pas.

Dans le cadre des lois de Newton, une force est ce qui cause une accélération à une masse.

Juste une dernière question }

Si on applique une force de 100 N sur une masse de 100 kg dans l'espace, l'accélération sera bien de 1m/s ?

PS } Predigny, je sais parfaitement qu'une masse de 1 kg pèse 10 N sur Terre = g. C'était juste un exemple hypothétique.

[inviteb3af929e]

Une force de 100N sur une masse de 100 kg dans l'espace? Si il n'y a pas de force de gravitation car on est dans le vide loin de tout alors :
F=m.a
Comme F=100 , m=100, a = F/m=100/100= 1m/s²
Donc oui tu as raison.

[predigny]

....
Si une force est une action qui permet de modifier le mouvement d'une masse, alors l'équation F = m*a ne s'applique pas.
...

J'ai du mal à comprendre ce que tu veux dire par là ! Cette loi est toujours vraie. Dans le cas de ta fusée, quand les moteurs appliquent une force de 100000 N elle ne décolle pas mais cette force la soumet à une accélération égale à g. Avant la mise à feu la force de 100000 N était produite par la réaction du pas de tir au poids de la fusée. Le gars dans sa fusée n'a aucun moyen de faire la différence entre les deux cas, il est soumis à la terrrible accélération de 1g. Au repos, si la fusée n'était soumise à aucune de ces forces (poussée des moteurs ou réaction du pas de tir), elle tomberait vers le centre de la terre.

[invite040799cb]

J'ai du mal à comprendre ce que tu veux dire par là ! Cette loi est toujours vraie. Dans le cas de ta fusée, quand les moteurs appliquent une force de 100000 N elle ne décolle pas mais cette force la soumet à une accélération égale à g. Avant la mise à feu la force de 100000 N était produite par la réaction du pas de tir au poids de la fusée. Le gars dans sa fusée n'a aucun moyen de faire la différence entre les deux cas, il est soumis à la terrrible accélération de 1g. Au repos, si la fusée n'était soumise à aucune de ces forces (poussée des moteurs ou réaction du pas de tir), elle tomberait vers le centre de la terre.

Ok, merci ! Donc une accélération n'est pas forcément un mouvement ?

Mais reprenons l'exemple sur Terre }

Si j'applique une force de 10 000 N vers le haut sur un poids de 1000 kg, nous avons a= 0m/s.

Donc si F = m*a, pourquoi est-ce que je trouve la valeur zéro ?

PS } Merci slash618 de ta réponse.

[inviteb3af929e]

La vrai relation est : Somme des forces = m.a

Dans le vide loin de tout la somme des forces n'est pas composé d'une gravitation, mais uniquement d'une force qui peut être interne, la poussée d'un réacteur, des forces internes, élastiques...

Sur terre, la somme des forces est forcément composé du poids P, si on appelle F un force supplémentaire comme la poussée d'un réacteur :
P + F = ma (gras = vecteurs)
On sait que P = mg.x où g vaut environ 10m/s² et x est un vecteur unitaire. Selon l'orientation de tes axe pour écrire P + F = ma avec des scalaires, P vaut + ou - mg. Si on choisit l'orientation à la verticale vers le haut comme on l'a fait auparavant alors :
F - m.g = m.a
F - 10.m = m.a
Maintenant tu n'as qu'à remplacer F et m par leur valeur pour trouver a. Si tu trouves a positif, la fusée accélerera vers le haut, si a est négatif, elle accelèrera vers le bas.

Une autre réponse, n'oublie pas que l'accéleration est simplement la double dérivée de la position d'un objet par rapport au temps, c'est pourquoi lorsque l'on parle d'accélération, il y a mouvement dans le temps.
Si l'accélération est nulle comme lorsque les forces se compensent, alors la vitesse est constante, elle n'est pas forcément nulle!!! Elle n'est nulle que si l'objet à la base n'avait pas de vitesse. Un accélération nulle ne signifie pas arrêt d'un mouvement.
Un autre cas, c'est l'approchement d'un point d'équilibre, dans ce cas vitesse et accélération tendent vers 0 (dans le référentiel approprié), imagine une bille que tu met dans un bol bien rond, elle a tendance à de plus en plus aller vers le centre.
Au final pour qu'il n'y aie pas de mouvement il faut que vitesse et accélération soient nulles toutes les deux.
Si tu parles d'accélération toute seule, alors il y a généralement un mouvement.

[invite040799cb]

Bonsoir et merci de ta réponse slash618 !

Mais si je prends ton exemple :

Force = 10 000 N - Poids de la fusée = 1 000 kg

a = 10 000 - 10 000 / 1000 = 0m/s

Et si on multiplie une valeur par 0, le résulat sera toujours 0.

En l'occurence 1000 * 0... je bloque juste sur ça.

Pourtant une force de 10 000 N s'applique bien sur la fusée et maintient son mouvement inchangée.

Par ailleurs, si une fusée a une accélération de 10m/s sur Terre en maintenant son poids.

Quelle sera vitesse dans 2 heures ?

[invitea774bcd7]

Par ailleurs, si une fusée a une accélération de 10m/s sur Terre en maintenant son poids.

Quelle sera vitesse dans 2 heures ?

Bah si tu écrivais correctement tes unités Une accélération, c'est en m/s2 ou (m/s)/s.
Si tu as une accélération de 10m/s2, c'est une bête règle de trois pour connaître la vitesse dans 2 heures (ta fusée gagne 10 m/s toutes les secondes)

[invite040799cb]

Bah si tu écrivais correctement tes unités Une accélération, c'est en m/s2 ou (m/s)/s.
Si tu as une accélération de 10m/s2, c'est une bête règle de trois pour connaître la vitesse dans 2 heures (ta fusée gagne 10 m/s toutes les secondes)

Donc la vitesse sera de 720km/h dans 2 heures ?

[invite040799cb]

Donc la vitesse sera de 720km/h dans 2 heures ?

Hum, je dirais 259 200 Km/h finalement