Question de fil à plomb.

[invitecc43cae8]

Bonjour,

je me pose une question:
si j'attache deux fils à plomb au plafond de chez moi, est-ce que les deux fils seront parallèles ou pas ?

Merci pour votre aide
ventout
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[invitea3eb043e]

Non, ils vont converger au centre de la Terre, mais pour poser du papier peint, ça ne devrait pas poser de problème.

[invitecc43cae8]

Salut jeanpaul

merci pour ta réponse.
Dis-moi, si ma maison elle est dans l'espace et dans un immense cylindre qui tourne, et si je refais l'expérience (il n'y a que la force centrifuge), comment ils seront les fils ? Ecartés dans l'autre sens ?
(sur Terre écartés vers le haut et ici écartés vers la bas).
C'est ça ?
merci
ventout

[invitea3eb043e]

Ouais, la verticale apparente vient de l'axe de rotation (force centrifuge), donc les fils vont s'écarter vers le sol.
Ce genre de rotation avait été proposé dès les années 1950 pour créer une pesanteur artificielle dans les satellites. On le voit dans le film "2001 une odyssée de l'espace". Le problème est que cette pesanteur artificielle oblige à renforcer considérablement les structures et apporte un poids irréaliste.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitecc43cae8]

Et si je suis dans une fusée qui accélère, les fils ils seront parallèles alors ?
ventout

[invite7ce6aa19]

Non, ils vont converger au centre de la Terre, mais pour poser du papier peint, ça ne devrait pas poser de problème.

En fait les fils ne convergent pas vers le centre de la Terre (sauf a l'equateur) car il y a la force centrifuge perpendiculaire a l'axe de rotation de la Terre. La combinaison des 2 forces donnent ce que l'on appelle un géopotentiel.

Pour le papier peint, tu peux y aller cela ne change pas grand chose.

[invitea3eb043e]

Oui, les fils vont s'aligner sur l'accélération (si on est loin de toute pesanteur), alors, sauf si la fusée tourne sur elle-même, les fils seront parallèles.

[invite7ce6aa19]

Ouais, la verticale apparente vient de l'axe de rotation (force centrifuge), donc les fils vont s'écarter vers le sol.
Ce genre de rotation avait été proposé dès les années 1950 pour créer une pesanteur artificielle dans les satellites. On le voit dans le film "2001 une odyssée de l'espace". Le problème est que cette pesanteur artificielle oblige à renforcer considérablement les structures et apporte un poids irréaliste.

Pour complémenter: Les forces sont orthogonales aux lignes isogéopotentielles qui définissent le géoide.

[invitecc43cae8]

Oui, les fils vont s'aligner sur l'accélération (si on est loin de toute pesanteur), alors, sauf si la fusée tourne sur elle-même, les fils seront parallèles.

Donc si je suis dans une boîte dans laquelle je ne vois pas dehors, je vais pouvoir déterminer dans quel cas je suis parmi les trois en observant les fils ? (trois cas: gravité, traction droite par fusée, ou centrifuge).

[invitea3eb043e]

Donc si je suis dans une boîte dans laquelle je ne vois pas dehors, je vais pouvoir déterminer dans quel cas je suis parmi les trois en observant les fils ? (trois cas: gravité, traction droite par fusée, ou centrifuge).

Oui, mais attention à la mauvaise interprétation : si on analyse la forme du champ de pesanteur, on peut effectivement tirer des conclusions sur l'origine du champ. C'est d'ailleurs ainsi qu'on peut analyser l'intérieur de la Terre ou d'autres planètes où existe un satellite.
Mais cela ne contredit pas le principe d'équivalence d'Einstein, qui dit bien qu'une accélération et une pesanteur sont indiscernables LOCALEMENT, ce qui exclut qu'on ait recours aux lignes de champ ou aux équipotentielles. Il y a eu une discussion là-dessus tout récemment.

[invite7ce6aa19]

Donc si je suis dans une boîte dans laquelle je ne vois pas dehors, je vais pouvoir déterminer dans quel cas je suis parmi les trois en observant les fils ? (trois cas: gravité, traction droite par fusée, ou centrifuge).

En tous cas tu ne pourras pas séparer la gravité de la force centrifuge car les deux dérivent d'un potentiel unique (le géopentiel). Cela veut dire que c'est équivalent a une terre sans rotation mais avec une autre répartition de masse. Les deux sont indistinguables.

[invitecc43cae8]

Oui, mais attention à la mauvaise interprétation : si on analyse la forme du champ de pesanteur, on peut effectivement tirer des conclusions sur l'origine du champ. C'est d'ailleurs ainsi qu'on peut analyser l'intérieur de la Terre ou d'autres planètes où existe un satellite.
Mais cela ne contredit pas le principe d'équivalence d'Einstein, qui dit bien qu'une accélération et une pesanteur sont indiscernables LOCALEMENT, ce qui exclut qu'on ait recours aux lignes de champ ou aux équipotentielles. Il y a eu une discussion là-dessus tout récemment.

Mais dans le cas où ce serait la force centrifuge qui ferait faire par exemple un angle de 10° aux deux fils... tu crois vraiment qu'un champ gravité pourrait produire cet effet ET (!) sans être reconnu ?

[invite8c514936]

oui, ce n'est pas une croyance, on peut le démontrer assez facilement, comme l'indique mariposa.

[invitea29d1598]

Message de la modération,

Je rappelle que ce forum est un forum scientifique et pour ceux qui l'auraient oubllé (ou l'auraient toujours ignoré), la science est une confrontation entre la compréhension humaine et la nature. Pas entre la presque-compréhension humaine et d'hypothétiques expériences de pensée qui contredisent la façon dont la nature se comporte. La charte précise cela sous la forme suivante

5. Ayez une démarche scientifique. (...) Toutes idées ou raisonnement (aussi géniaux soient ils) doivent reposer sur des faits scientifiquement établis et non sur de vagues suppositions personnelles, basées sur d'intimes convictions.

Or, il s'avère que le principe d'équivalence remonte à Galilée et qu'il a été très précisément testé à de très nombreuses reprises. Ce n'est pas avec un vulgaire pendule qu'on le mettra en défaut, et surtout pas avec une expérience de pensée.

En conséquence de quoi ce fil peut-être considéré comme vivant ces derniers instants, à moins d'un revirement miraculeux.

Pour la modération,
Rincevent

[invitecc43cae8]

Mais dans le cas où ce serait la force centrifuge qui ferait faire par exemple un angle de 10° aux deux fils... tu crois vraiment qu'un champ gravité pourrait produire cet effet ET (!) sans être reconnu ?

Quelqu'un d'idiot m'a soutenu un jour (ailleurs qu'ici) que si on imagine deux masses qui attirent chacune d'un côté, on pourrait faire croire à une force centrifuge... Mais c'était vraiment idiot parce qu'alors il aurait été TRES facile de s'en apercevoir.

[invitecc43cae8]

oui, ce n'est pas une croyance, on peut le démontrer assez facilement, comme l'indique mariposa.

merci de le démontrer !
je ne dis plus rien, je regarde, j'écoute, j'apprends

merci encore
ventout
expliquez-moi
je suis attentif...

[invite8c514936]

Quelqu'un d'idiot m'a soutenu un jour (ailleurs qu'ici) que si on imagine deux masses qui attirent chacune d'un côté, on pourrait faire croire à une force centrifuge... Mais c'était vraiment idiot parce qu'alors il aurait été TRES facile de s'en apercevoir.

C'est moi, en effet, qui t'ai dit ça. Si tu me donnes l'angle entre les deux fils à plomb, je te produis en moins de 5 minutes une distribution de masse qui en est responsable par action gravitationnelle. C'est du niveau de licence, première année, quiconque a fait de la mécanique est capable de le faire.

Allez, je suis vraiment très idiot, je me mets au calcul et je le reproduis ici dans 5 minutes.

[invitecc43cae8]

C'est moi, en effet, qui t'ai dit ça. Si tu me donnes l'angle entre les deux fils à plomb, je te produis en moins de 5 minutes une distribution de masse qui en est responsable par action gravitationnelle. C'est du niveau de licence, première année, quiconque a fait de la mécanique est capable de le faire.

Allez, je suis vraiment très idiot, je me mets au calcul et je le reproduis ici dans 5 minutes.

Merci deep !!!
mais attention... l'observateur dans sa boîte ne pourra-t-il pas faire une expérience par laquelle il pourra découvrir la supercherie ?
Si tu réponds à ça alors bravo ! (et tout penaud le ventout )

ventout

[invite8c514936]

Considérons un fil attaché au point (x=l, y=0), attiré par deux masses situées en (x=X,y=-d) et (x=-X, y=-d).

La force à laquelle il est soumis a pour composantes




Cette force fait un angle qui s'éloigne de la verticale, exactement comme la force centrifuge.
Tu fais pareil avec l'autre fil situé au point (x=-l, y=0). La situation est symétrique et donc l'angle entre les deux fils est le double de l'angle que fait le vecteur écrit plus haut avec la verticale.

Le gars dans la boite n'a aucun moyen de faire la différence avec une force centrifuge, tant qu'il se restreint à des mesures locales. De toutes façons, même l'exemple traité ici ne constitue pas une mesure locale non plus. Je voulais te montrer qu'on pouvait expliquer l'écart des fils par un champ gravitationnel, mais on ne discute déjà plus le prioncipe d'équivalence dès qu'on a pris deux fils séparés.

[invitecc43cae8]

Salut

Cette force fait un angle qui s'éloigne de la verticale, exactement comme la force centrifuge..

oui !

Tu fais pareil avec l'autre fil situé au point (x=-l, y=0). La situation est symétrique et donc l'angle entre les deux fils est le double de l'angle que fait le vecteur écrit plus haut avec la verticale...

oui !

Le gars dans la boite n'a aucun moyen de faire la différence avec une force centrifuge,.

???
encore un détail avant d'accepter ta conclusion, merci encore deep.
Avec ces deux informations : 1-angle de dix degrés fait par les deux fils et distance entre les deux points d’attache des fils au plafond… on trouve la distance au centre de rotation… Avec cette information on connaît, avant même de la mesurer (dans la boîte), l’évolution de l’intensité de la force centrifuge selon la distance à l’axe de rotation…
Ainsi, pour que la supercherie fonctionne (avec deux masses au lieu de la force centrifuge), il faudrait NECESSAIREMENT que le champ gravitationnels décroisse avec la distance… AUTANT que pour la force centrifuge…
Nous avons d’un côté une constante (cf. gravité)… et de l’autre une variable (cf. évolution de la force centrifuge selon la distance)…
Alors… voyons ce que tu réponds à ça… (moi je pose des questions… et j’attends de me faire « corriger »)

Encore merci
ventout

[invitecc43cae8]

Nous avons d’un côté une constante (cf. gravité)… et de l’autre une variable (cf. évolution de la force centrifuge selon la distance).

merci de ne pas me répondre avec un hors sujet sur ce détail qui pourrait être mal interprété: ce que je dis constant ce n'est pas le champ gravitationel selon la distance mais la vitesse à laquelle il décroît avec la distance... bien sûr (c'était un peu plus subtil à comprendre que la grossière apparence).
ventout

[invite8c514936]

Avec des distributions de masse plus compliquées tu pourrais te rapprocher, dans la boite, de façon arbitrairement fine du cas centrifuge. Je ne dit pas que c'est facile à faire en pratique, mais il y a des théorèmes généraux qui te permettent de montrer que c'est toujours le cas, comme le souligne mariposa plus haut.

Quant à la dépendance en vitesse, c'est autre chose. Le gars dans la boite ne sait pas qu'il tourne. A chaque vitesse de rotation la distribution de masse qui reproduit les forces mesurées est différente...

Bon, je dois y aller, mais je reviendrai plus tard ce soir.

[invitecc43cae8]

Salut,

Avec des distributions de masse plus compliquées tu pourrais te rapprocher, dans la boite, de façon arbitrairement fine du cas centrifuge. Je ne dit pas que c'est facile à faire en pratique, mais il y a des théorèmes généraux qui te permettent de montrer que c'est toujours le cas, comme le souligne mariposa plus haut..

Choisissons arbitrairement une expérience comme celle-ci: rayon de 1m, 1000 tour/minute... et une intensité de force centrifuge qui varie de 0 (au point qui se confond avec le centre de rotation) et peut-être (je n'ai pas calculé) 1000m/s2 d'accélération à seulement 1mètre de distance...
Moi j'ignorais qu'un champ gravitationnel pouvait passer de 100g à 0g sur une distance de un mètre... et quelle que soit ta distribution de masses...
Cela peut-il être ?
Et si oui, cette répartition des masses et des champs gravifiques n'aura-t-elle pas pour effet des fluctuations de répartitions spatiales mesurables par ledit observateur en tous points de la boîte ?
Par exemple, pour simplifier (pour rendre plus flagrant), on imagine un angle de 45° entre les deux fils... Alors si on pèse une masse au niveau du sol entre les deux sources des champs gravitationnels, on trouvera un poids variable LATERALEMENT selon l'endroit de la mesure... alors que la variation ne pourrait être que sur un déplacement VERTICAL avec la force centrifuge.

Qui peut m'aider ?
merci encore...
ventout

[invite8c514936]

Moi j'ignorais qu'un champ gravitationnel pouvait passer de 100g à 0g sur une distance de un mètre... et quelle que soit ta distribution de masses...

Attention, les grammes ce sont des masses, les champs gravitationnels s'expriment en m/s^2 (hé oui, des accélérations).
On peut parler du poids des objets si tu veux, ce sera alors des newtons.

Cela peut-il être ?

Oui, c'est possible de passer d'un champ nul en un point en un champ qui vaut ce que tu veux un mètre plus loin.

Et si oui, cette répartition des masses et des champs gravifiques n'aura-t-elle pas pour effet des fluctuations de répartitions spatiales mesurables par ledit observateur en tous points de la boîte ?

Si tu prends une distribution de masse continue, tu peux reproduire la même accélération que celle du cas centrifuge en tout point de la boite. Il me semble avoir déjà écrit ça quelque part...

Choisissons arbitrairement une expérience comme celle-ci: rayon de 1m, 1000 tour/minute... et une intensité de force centrifuge qui varie de 0 (au point qui se confond avec le centre de rotation) et peut-être (je n'ai pas calculé) 1000m/s2 d'accélération à seulement 1mètre de distance...

Eh bien fait ce calcul s'il te plait. J'ai fait l'effort de te présenter un argumentaire avec des calculs précis, j'en attends autant de ta part. Surtout que ce calcul est du niveau du lycée. En plus ça me donnera confiance dans le fait que tu es capable de le faire, et donc de comprendre les calculs qu'on te présente.

Par exemple, pour simplifier (pour rendre plus flagrant), on imagine un angle de 45° entre les deux fils... Alors si on pèse une masse au niveau du sol entre les deux sources des champs gravitationnels, on trouvera un poids variable LATERALEMENT selon l'endroit de la mesure... alors que la variation ne pourrait être que sur un déplacement VERTICAL avec la force centrifuge.

Ben la notion de verticale pour un truc en mouvement circulaire n'est pas franchement nette. La surface sur laquelle le poids est constant n'est pas plane...

Tu ne sembles pas apporter de crédit à ceux qui te disent que le champ de force dû à l'action centrifuge pourrait être, dans la boîte, reproduit exactement par une distribution de masse convenablement choisie. Acceptes-tu ou refuses-tu cette affirmation ?

[invite8c514936]

Moi j'ignorais qu'un champ gravitationnel pouvait passer de 100g à 0g sur une distance de un mètre... et quelle que soit ta distribution de masses...

Attention, les grammes ce sont des masses, les champs gravitationnels s'expriment en m/s^2 (hé oui, des accélérations).

OK, au temps pour moi, j'ai à pleins tubes sur cette remarque, il ne s'agit pas de grammes mais de g au sens "accélération de la pesanteur sur Terre", désolé... Merci à Chip et Ventout de m'avoir pointé du doigt ce point...

[invitecc43cae8]

Je crois que je me suis trompé, en effet, et que tu as raison deep_turtle.

J'ai l'habitude de manipuler des gyroscopes... Même ceux qui n'ont pas fait cette expérience doivent savoir qu'un gyroscope cherche naturellement à pointer toujours la même direction dans l'espace... et qu'il résiste afin de conserver sa direction.
Mais si l'observateur dans sa boîte utilise un gyroscope... je crois qu'il ne pourra pas faire la distinction entre une force centrifuge et un champ gravifique (avant je croyais que si) et j'avais certainement tort (je crois).
Avant je croyais qu'embarqué dans sa boîte, l'observateur pouvait orienter l'axe de son gyroscope de façon à ce qu'il pointe toujours dans la même direction (sur DEUX des faces latérales de sa boîte), par exemple, ou alors dans une autre direction qui lui ferait ressentir la force de précession.
Mais ce ne doit pas être possible je crois. J'ai raison ?
merci de m'aider
ventout

[monnoliv]

Tiens ? Je croyais que ce fil avait été fermé.

[invitecc43cae8]

Euh... mon message 26, c'est du second degré... bien sûr...
ventout

[invite8c514936]

Oui et il a été réouvert...

Avant je croyais qu'embarqué dans sa boîte, l'observateur pouvait orienter l'axe de son gyroscope de façon à ce qu'il pointe toujours dans la même direction (sur DEUX des faces latérales de sa boîte), par exemple, ou alors dans une autre direction qui lui ferait ressentir la force de précession.

Un gyroscope sera soumis dans les deux cas (centrifuge ou gravitation) à la même force et son mouvement de précession sera le même dans les deux cas.

Euh... mon message 26, c'est du second degré... bien sûr...

Ah bon. Je t'avouerais que ça m'étonnais de ta part une telle attitude, mais j'y croyais.

[invitecc43cae8]

Un gyroscope sera soumis dans les deux cas (centrifuge ou gravitation) à la même force et son mouvement de précession sera le même dans les deux cas.

je crois que tu n'as pas bien suivi le fil deep_turtle

Sur un corps massif comme la Terre, mais à l'arrêt, sans rotation, nous avons seulement un champ gravifique. Oui ?

Si on attache une grosse boîte avec quelqu'un dedans au bout d'un bras qui tourne autour d'un axe de rotation et qui simule un champ gravitationnel (dans l'espace, loin de tout corps massif), alors le gus dans la boîte il peut choisir la direction que pointe son gyroscope et ensuite ne plus bouger (le gus il tient le gyro et il reste immobile: il retient son souffle...) et ainsi il pourra rencontrer plusieurs cas DIFFERENTS:
1-il existe DEUX directions seulement pour lesquelles son gyroscope visera TOUJOURS la même direction et ALORS MEME que sa boîte tourne autour d'un axe de rotation!!!!!!!!!!!!!!!!!!
Il faut bien se représenter le truc!!!!!!!!!!!!!!
Oui ou non ?
2-s'il vise n'importe laquelle des directions AUTRES (différentes des deux susdites) alors il ressentira une force de précession.
oui ou non ?

et j'ajoute
3-dans un champ gravitationnel, il ne ressentira pas de force de précession et puisque le gyroscope ne bouge pas.
oui ou non

merci de m'aider
ventout