Pression et attraction gravitationnelle

[NuageNoir]

hello,

sans autre gravitation externe et avec une simple masse (en noir sur le dessin) qui attire de l'eau qui se trouve dans un récipient (je suppose donc qu'il doit y avoir une pression sur les côtés des parois même si cette pression est faible), la tige verte est de longueur "infinie" avec ou sans masse, je voulais savoir si:

1/ FR>FL sinon pourquoi ? et si oui où est la force qui compense (car sinon l'objet {masse + eau} bougerait tout seul) ?
2/ FS1 et FS2 sont perpendiculaires au déplacement de l'objet {masse+eau} donc cela ne peut pas ôter de l'énergie ?
3/ L'eau attire la masse et vice versa donc ces deux forces s'annulent ?

NB la masse est petite sur le dessin mais elle pourrait être bien plus grande pour avoir une pression importante.
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[LPFR]

Bonjour.
Vous faites une fixation sur le "mobile perpétuel" ?

Arrêtez de perdre votre temps en essayant de faire un mobile perpétuel. Des centaines de milliers de gens sont passés par là avant vous.

Le principe de conservation de l'énergie est toujours un de piliers de la science. Et ce n'est pas avec des manips bêbêtes comme la votre sur des sujets très bien connus que vous trouverez une faille.
J'arrête.
Au revoir.

[phys4]

1/ FR>FL sinon pourquoi ? et si oui où est la force qui compense (car sinon l'objet {masse + eau} bougerait tout seul) ?
2/ FS1 et FS2 sont perpendiculaires au déplacement de l'objet {masse+eau} donc cela ne peut pas ôter de l'énergie ?
3/ L'eau attire la masse et vice versa donc ces deux forces s'annulent ?

Bonjour,
1)en effet FR > FL mais en suivant le dessin les forces FS1 et FS2 (dessinées à l'envers) ont aussi des composantes dans le sens horizontal, et la somme des 4 forces ont un total nul sur l'axe horizontal.
2) Quel déplacement, par rapport à quoi? Tout semble fixe sur le dessin, et il n'y a aucune résultante pour provoquer un mouvement.
3) La somme de l'ensemble des forces en ajoutant l'effet de l'eau sur la masse est évidemment nul.

[NuageNoir]

bonjour, merci pour ton aide phys4

1/ pour moi, FS1 et FS2 sont les forces qu'appliquent la barre fixe sur l'eau, vu que la barre est fixe est il nécessaire de s'occuper des forces qui s'exercent dessus ?
2/ déplacement de [masse+eau] par rapport à la tige (infiniment longue) fixe
3/ c'est sûr que si j'ai inversé FS1 et FS2 alors oui la somme des forces est nulle mais je ne comprends pas pourquoi ces forces seraient inversées ? peux tu m'expliquer ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[phys4]

Il faut être homogène pour pouvoir faire le bilan des forces, si FL et FR sont des forces de l'eau vers la paroi, il faut prendre aussi les forces de l'eau sur la barre.
Quelque chose qui n'est pas évident sur le dessin : la barre peut coulisser dans des trous pratiqués dans le récipient. Ce qui ne change rien.
Les forces de l'eau sur la barre ne tendront pas à la faire coulisser puisqu'elles sont perpendiculaires.

[NuageNoir]

oui, la barre peut coulisser et FL/FR sont des forces de l'eau sur la paroi. Si les forces de l'eau sur la barre sont perpendiculaires au déplacement alors quelles sont les forces qui annulent les forces FL/FR ?

[Deedee81]

Salut,

oui, la barre peut coulisser et FL/FR sont des forces de l'eau sur la paroi. Si les forces de l'eau sur la barre sont perpendiculaires au déplacement alors quelles sont les forces qui annulent les forces FL/FR ?

Les forces exercées par les parois sur l'eau. Toutes les parois. En négligeant la gravité (qui n'introduit qu'une petite complication d'ailleurs) la force par unité de surface sera la même partout. Les maths permettent alors de démontrer que la résultante sera nulle (si ma mémoire est bonne c'est analogue au théorème de Gauss).

A noter que FR = FL pour ces mêmes raisons (force par unité de surface identique, c'est la loi de Pascal). Et si tu inclus la gravité la différence est compensée par le poids de l'eau.

Si tu veux en savoir plus, je te conseille de creuser à partir d'ici : http://fr.wikipedia.org/wiki/Hydrostatique, http://fr.wikipedia.org/wiki/Principe_de_Pascal, etc... et les articles et références inclues.

[NuageNoir]

Ok, merci, je vais lire ton lien avec intérêt. Et oui, j'inclue la force de gravité c'est pour cela que je disais que FR>FL, tu dis que la différence est compensée par le poids de l'eau mais comme je bouge la masse qui attire en même temps je croyais que les forces d'attraction se compensaient complètement Eau->masse et masse->eau, si tu peux m'expliquer ce point ?

[Deedee81]

Ok, merci, je vais lire ton lien avec intérêt. Et oui, j'inclue la force de gravité c'est pour cela que je disais que FR>FL

mais comme je bouge la masse qui attire en même temps je croyais que les forces d'attraction se compensaient complètement Eau->masse et masse->eau, si tu peux m'expliquer ce point ?

Du point de vue du bilan des forces, pour un mouvement régulier ça ne devrait pas changer grand chose. En particulier les forces de pression restent les mêmes en première approximation. C'est logique puisque ce sont des raisonnements d'hydrostatiques !!! Mais attention aux forces de viscosité (dissipation sous forme de chaleur) et, pire, aux régimes turbulents qui vont entrainer des variations complexes de la pression. En régime laminaire (lent) c'est un peu plus facile et ce qui a été dit reste valable (il faut juste ajouter une force de frottement agissant sur l'eau, dans le voisinage de la barre et opposée au mouvement, ce qui a tendance évidemment à le ralentir. A vitesse faible cette force est pratiquement négligeable pour un fluide peu visqueux comme l'eau).

[NuageNoir]

Du point de vue du bilan des forces, pour un mouvement régulier ça ne devrait pas changer grand chose.

Ok, avec une petite masse mais la masse noire sous l'eau pourrait être beaucoup plus grosse, on ne peut pas dire comme sur Terre que la pression à plus grande profondeur est plus importante ?

[Deedee81]

Ok, avec une petite masse mais la masse noire sous l'eau pourrait être beaucoup plus grosse, on ne peut pas dire comme sur Terre que la pression à plus grande profondeur est plus importante ?

Si, c'est bien ce que je disais avec "la différence est compensée par le poids".

Ah zut, j'ai fait une confusion tout à l'heure. Je n'ai pas fait attention à tes notations. Grumpf. Les deux forces égales ce sont FS1 et FS2. Et FS1 et FS2 sont légèrement différents quand le poids de l'eau est prix en compte (différence de pression entre la partie haute et partie basse de la barre à un endroit quelconque de celle-ci).

De même sans gravité FR sera égal à FL. C'est (je suppose, ce n'est pas précisé sur ton schéma) : FL force appliquée par la paroi de gauche (ou de l'eau, si c'est de l'eau à gauche) sur la masse d'eau (après inversion du sens de la flèche ) sur toute la surface. De même pour FR à droite.

Maintenant, à cause du trou fait par la barre en bas et en haut, il y aura effectivement une petite différence entre FR et FL (différence de pression entre les deux ouvertures).

En utilisant un calcul détaillé (bonne chance, car la géométrie de ton système n'est quand pas triviale) en utilisant les équations de l'hydrostatique et le poids (le mouvement ne change rien sauf frottements et effets compliqués de la dynamique) tu pourrais vérifier que toutes ces forces appliquées à l'eau s'annulent bien. Et c'est logique, toutes ces lois de l'hydrostatique découlent en réalité des équations de Newton. Et sans une force extérieur un corps ne change pas d'état de mouvement (les deux premières lois de Newton).

Il est habituellement plus facile de faire le calcul sur des éléments simples (un tout petit cube, par exemple), puis de montrer que de proche en proche pour un volume quelconque ça marche encore.

[invite231234]

Fr ? Fl ? Lpfr ! :s:

[NuageNoir]

Oui, en bleu c'est l'eau. FL, c'est la force appliquée en plus sur la paroi vers la gauche et FR sur la droite. Sans faire le calcul (je sais pas), y a t-il moyen de comprendre d'où vient la force qui permet d'annuler la différence de force entre FL et FR ? Un moment j'avais pensé que la barre verte (de très grande longueur) modifiait la pression dans l'eau mais on pourrait prendre une barre creuse (ou de n'importe qu'elle densité) cela ne doit pas changer le résultat à savoir que rien ne bouge.

NB: en fait, on pourrait remplacer l'eau par des petites billes aimantées et la masse en noire par un gros aimant, la différence de force de pression serait plus importante et on pourrait facilement savoir d'où vient la force qui annule cette différence car la barre pourrait être en matériau neutre, en négligeant les frottements sinon c'est l'enfer ?

[Deedee81]

Salut,

y a t-il moyen de comprendre d'où vient la force qui permet d'annuler la différence de force entre FL et FR ?

Ah tiens une colle !

A vue de nez je dirais ceci : la barre aussi a une telle différence (dans les composantes horizontales, et pour la même raison : la pression varie le long de la barre et entre le bas et le haut, et la différence est de signe contraire) et comme elle appuie latéralement sur les ouvertures cela compense (et évidemment remplacer la barre par deux trous ne changerait rien car c'est justement la présence de la barre qui supprime l'eau là où elle se trouve qui conduit à FR != FL).

A vérifier mais je crois que c'est la solution.

[NuageNoir]

Bonjour,

Pour bien comprendre, je préferai prendre un exemple avec des forces plus importantes, dans ce cas je ne prends que la partie inférieure par rapport à mon exemple précédent, la paroi noire est fixe et l'objet qui se déplace est en rouge, il se déplace avec les billes et les ressorts. La force de la paroi est perpendiculaire au déplacement par contre la force FR ne l'est pas. Les ressorts sont là pour appliquer une force en 1/d ou 1/d² (on prend des ressorts avec une raideur différente), l'objectif est d'appliquer des forces sur les billes mais de telle manière qu'elle restent en place comme sur le dessin. La pièce rouge attire les billes et les billes attirent la pièce rouge donc toutes les forces dues aux ressorts s'annulent bien ? Est ce que FR n'existe pas ou une autre force l'annule ?

PS je néglige les frottements et les billes peuvent "rouler" mécaniquementpour rester comme sur le dessin tout en se déplaçant selon le sens de la flèche rouge.

[phys4]

Bonjour,

Sur le dernier dessin, il ne devrait pas exister de forces FR. Les billes n'ont pas de raison de pousser sur la paroi. Les forces des ressorts sont compensées par la pression des billes sur la partie rouge. Les forces extérieures n'existent pas.

Si vous inversez la pression des ressorts, alors il y aura une pression sur la paroi latérale et la paroi noire et également la pression des ressorts sur le fond.

La somme des trois forces sera nulle et la composante de FR dans la direction de la paroi oblique sera exactement compensée par la composante de même direction sur le fond.

[NuageNoir]

Ok, mais j'ai des difficultés à "voir" comment la somme des forces est nulle car quoiqu'il en soit la force générée par la paroi oblique est perpendiculaire au déplacement et ce qu'elle donne comme force en bas elle va aussi l'ajouter à droite. Sans paroi, les ressorts attirent les billes et les billes attirent les ressorts donc ces forces verticales s'annulent. Dès lors qu'il y a une paroi oblique et à droite, les forces des parois (de pression) existent, la force ajoutée par le paroi oblique n'agit pas et FR existe. Si je réfléchis avec 2 parois droites, mon raisonnement fonctionne. Si je peux avoir un peu plus de détail s'il vous plait ?

[NuageNoir]

J'ai compris ! la paroi fournit une force en plus vers le bas.
Si je place la partie rouge+billes+ressorts dans un cercle pour les faire tourner, la paroi du cercle ne renvoit pas les forces vers le centre de rotation ? J'ai fait un dessin. Dans ce cas la force contraire est obtenue par les ressorts ?
Encore merci !

[NuageNoir]

Bonjour,

Ce sont les ressorts qui annulent la rotation, je n'en suis pas certain ?

Je ne l'ai pas rappelé mais la force exercée par chaque ressort est en 1/d ou 1/d².

[phys4]

J'ai compris ! la paroi fournit une force en plus vers le bas.
Si je place la partie rouge+billes+ressorts dans un cercle pour les faire tourner, la paroi du cercle ne renvoit pas les forces vers le centre de rotation ? J'ai fait un dessin. Dans ce cas la force contraire est obtenue par les ressorts ?
Encore merci !

Bonjour,

Au risque de me répéter : il faut que les ressorts poussent pour avoir une pression. S'ils tirent sur les billes, il y aura un tas de billes qui s'accumuleront sur les ressorts, sans aucune pression sur le cercle, ni sur la paroi.

Si les ressorts poussent il y a alors une pression sur le cercle, et une pression FR, mais la poussée des ressorts exerce aussi une pression sur le fond rouge, qui compense FR. Dons toujours aucune raison pour que cela bouge.

[NuageNoir]

Au risque de me répéter : il faut que les ressorts poussent pour avoir une pression. S'ils tirent sur les billes, il y aura un tas de billes qui s'accumuleront sur les ressorts, sans aucune pression sur le cercle, ni sur la paroi.

arf, je voulais faire comme la gravité, avec les ressorts ce n'est peut être pas idéal, peut être qu'on peut imaginer autre chose que les ressorts, peu importe du moment que cela attire ? Si oui, quelle force compense FR dans ce cas ?

[R.ln]

La notion de pression plutôt qu'attraction gravitationnelle me paraît intéressante à creuser. En supposant qu'il existe une source au fin fond de l'univers comparable à un fond lumineux uniforme qui exercerait une pression sur toute masse non pas en surface mais en volume proportionnellement à la masse en étant partiellement absorbée par cette masse, alors tous les corps massifs seraient attirés par le déficit de pression occasionné par l'ombre des autres corps et ce dans le respect des lois de newton....A méditer!

[phys4]

Je vois que ce post vieux de 3 ans a été ranimé.

Pour cette idée sur la gravitation : c'est une idée qu'ont eu les contemporains de Newton, avec la description suivante. Il existerait un flux de particules dans toutes les directions qui exerceraient donc une pression sur les objets rencontrés.
Une masse comme le Soleil ou la Terre arrête une partie de ce flux proportionnellement à sa masse. La loi ainsi obtenue varie comme le carré de la distance (angle solide sous lequel on voit la masse)

L'idée a été rapidement abandonnée car ce flux doit être considérable (c'est lui qui nous maintiendrait au sol) et il aurait un effet différentiel sur les objets en mouvement, ce qui produirait un freinage incompatible avec la rotation des planètes depuis des milliards d'années.

[Deedee81]

Bonjour R.ln,

Bienvenue sur Futura. N'oublie pas de dire bonjour et fait attention quand tu réponds à un message. Ici, le fil est vieux de trois ans et ceux a qui tu réponds ne sont même peut-être plus sur Futura.

Bonne continuation,


Sur le fond, je confirme en effet que c'est une très vieille idée (que j'avais adoré étant jeune (*)) qui a été totalement réfutée. Et depuis la relativité générale, elle est même totalement à l'eau. C'est incompatible (et ne pas parler de gravitons SVP, il y a autant de ressemblance entre les gravitons et cet hypothétique "flux de particules avec pression" qu'entre mon chien et ma bèle-mère.... euh, non, mauvais exemple, enfin, vous m'avez compris).

(*) N'en déduisez pas que je suis vieux de trois siècles