Inertie & gravité

[invite93617dcd]

Bonjour,

Je me souviens d'une question de mon professeur de physique, il y a de cela longtemps quand j'étais enfant, qu'il avait posé à la classe en fin de cours et qui était restée sans réponse : "Quand un wagon d'un train démarre, est-ce que la mouche qui vole dedans va-t-elle être plaquée contre le mur, dans le sens contraire au mouvement, ou va-t-elle rester sur place ?"

Et concernant la force g, dû à l'accélération dans une voiture ou avion par exemple, en fait je ne comprends pas pourquoi on ne ressent plus l'effet de poussée quand notre vitesse se stabilise. Exemple : que l'on roule à 100 km/h sur autoroute ou à 900 km/h sur un avion, on a pas plus la sensation de vitesse dans l'un comme dans l'autre.
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[doul11]

Bonsoir,

Effectivement on ne fait pas de différence entre une vitesse nulle et une vitesse constante, notre corps est sensible a un changement de vitesse, c'est a dire a une accélération.

en fait je ne comprends pas pourquoi on ne ressent plus l'effet de poussée quand notre vitesse se stabilise

On ne ressent plus de poussée pour la simple raison qu'il n'y en a pas quand la vitesse est stable -> accélération nulle.

[invitecaafce96]

Re,
Pour répondre simplement avant que le sujet ne se complique (peut être ) : On "ressent quelque chose " dans les périodes d'accélération, décélération seulement .Pas à vitesse constante .Et ce , en ligne droite ...
Voir typiquement, les 3 phases de "ressenti" dans un ascenseur .

[invite473b98a4]

On ressent quelque chose quand une force est appliquée, et ça peut venir d'un différentiel de vitesses entre deux objets au point de vue élémentaire (et bien sur de champs pour appliquer la force). Si deux objets sont statiques et qu'il reste au repos, et qu'ensuite un de ces objets accélère sous l'effet d'une force, il va aussi exercer une force sur l'autre objet resté sans vitesse au moment où ils rentreront en contact.
Pour le cas de la mouche c'est un peu compliqué dans les premiers instants car la mouche n'est solidaire de l'air que par les frottements/ la viscosité et qu'en plus l'air à l'intérieur de la cabine ne se met pas en mouvement d'un coup uniformément, il faut que le mouvement se propage à l'intérieur, à la vitesse du son bien sûr.

[A voir en vidéo sur Futura]

[stefjm]

Ma sensation de vitesse n'est perçu que si on déplace par rapport à l'air. (tête par la fenêtre...)

Pour la sensation d’accélération, il faut une contrainte mécanique : En chute libre, pas facile de percevoir quoi que ce soit...

[invite93617dcd]

Hum d'accord, donc, notre corps ne ressent que l'accélération, soit un changement de vitesse (et augmentation de notre poids). Si la vitesse se stabilise, plus de sensation.

Mais alors comment expliquer la force centrifuge, permettant de recréer une gravité artificielle si on imagine un immense anneau dans l'espace tournant sur lui-même ? L'anneau tourne toujours à la même vitesse, et pourtant, on ressent constamment cette sensation d'accélération, comme pour la gravité...

[Amanuensis]

Une vitesse angulaire à distance constante d'un axe de rotation n'a pas les mêmes effets qu'une vitesse linéaire, elle implique une accélération (qui est ce qu'on modélise par la "force" centrifuge (qui n'apparaît d'ailleurs pas dans le référentiel inertiel relativement auquel il y a vitesse angulaire...).

[invite473b98a4]

Il y a bien variation de la vitesse, pas en norme, mais en direction. On est constamment accéléré vers le centre.

[invite6754323456711]

Il y a bien variation de la vitesse, pas en norme, mais en direction. On est constamment accéléré vers le centre.

Ce qui montre que l'on peut détecter un mouvement uniforme de rotation et non un mouvement uniforme de translation non ?. Deux corps tournant l'un par rapport à l'autre fait apparaître une dissymétrie concernant les effets amenant à parler de quantité d'action produisant un changement de mouvement pour un des deux corps brisant la symétrie ?

Patrick

[Paraboloide_Hyperbolique]

Ce qui montre que l'on peut détecter un mouvement uniforme de rotation et non un mouvement uniforme de translation non ?.

Bonsoir,

En effet, une rotation uniforme implique une accélération non-nulle (contrairement à une translation à vitesse constante), d'où une force; ce qui est détectable.

Deux corps tournant l'un par rapport à l'autre fait apparaître une dissymétrie concernant les effets amenant à parler de quantité d'action produisant un changement de mouvement pour un des deux corps brisant la symétrie ?

Par contre ici je ne vois pas très bien de quelle symétrie vous voulez parler. La situation avec deux corps identique en rotation l'un autour de l'autre est hautement symétrique (au sens où les accélérations ressenties par les deux corps sont identiques). La situation avec deux corps différents (comme la Terre et le Soleil) l'est moins.

[invite6754323456711]

Par contre ici je ne vois pas très bien de quelle symétrie vous voulez parler. La situation avec deux corps identique en rotation l'un autour de l'autre est hautement symétrique (au sens où les accélérations ressenties par les deux corps sont identiques). La situation avec deux corps différents (comme la Terre et le Soleil) l'est moins.

En me servant de ce schéma :

modifié de http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier...tanimation.gif


Le point vert est considéré au repos et observe le point rouge en mouvement de rotation
Le point rouge est considéré au repos et observe le point vert en mouvement de rotation

On est dans un cas de symétrie. Si la (pseudo)norme du 4-vecteur accélération d'un des deux n'est pas nulle nous n'avons plus de symétrie non ?

Patrick

[invite473b98a4]

Je ne comprends pas ce que tu veux dire, on n'a pas besoin d'un quadri vecteur, Newton suffit largement. Il y a un référentiel inertiel où on peut appliquer bêtement somme des forces = m a, on n'a alors pas de force de coriolis, et un référentiel non inertiel où pour respecter somme des forces = ma on doit introduire à la main une force définie par l'accélération trouvée dans le référentiel. Il n'y a ni symétrie des accélérations ni des forces puisque l'accélération du point rouge est alors que celle de coriolis sera

[invite473b98a4]

J'avais jamais réalisé à quel point c'est bizarre, ça me parait tout à fait impossible de ne pas avoir des accélérations relatives symétrique, il faut voir quel forme prend la vitesse v dans le référentiel tournant.

[Amanuensis]

Les derniers échanges passent à côté de la question de fond, qui est pourquoi deux référentiels inertiels ne peuvent pas être tels que l'un ait un mouvement de rotation uniforme par rapport à l'autre.

[invite473b98a4]

Par définition ils ne seront plus inertiels si ils tournent, mais deux référentiel non inertiels tournant à même distance d'un centre fictif sont en rotation uniforme l'un par rapport à l'autre.

[Amanuensis]

Certes. Mais cela ne justifie pas la définition.

C'est prendre la question à l'envers. Les modèles (classique ou RR) restreignent les référentiels inertiels à une certaine liste, par "choix"; et cela définit la notion de référentiel inertiel. Et de par leur définition le module de l'accélération d'une trajectoire est le même quel que soit le référentiel inertiel utilisé comme référence au mouvement, et pareil pour la vitesse angulaire.

Dans un référentiel "tournant" la vitesse angulaire (et linéaire) d'un point immobile par rapport à ce référentiel est par définition nulle. Si un tel référentiel était inertiel, on ne pourrait pas évoquer de dissymétrie.

En relisant les messages de ce fil, on se rend compte que l'hypothèse que de tels référentiels ne sont pas inertiels est implicite partout, et que les conclusions proposées ne viennent que de cette hypothèse.

La question de fond (qui est celle de la nature de l'inertie) est bien pourquoi les référentiels inertiels sont définis tels qu'ils le sont.

[invite6754323456711]

pourquoi deux référentiels inertiels ne peuvent pas être tels que l'un ait un mouvement de rotation uniforme par rapport à l'autre.

Oui, cela exprime bien ce que je cherche à dire. Concernant la translation uniforme de deux points l'un par rapport à l'autre cette particularité n'est pas.

Certain prennent en compte la topologie de l'espace-temps ou de l'espace. je pense au espace compact.

Patrick

[invite473b98a4]

La question de fond (qui est celle de la nature de l'inertie) est bien pourquoi les référentiels inertiels sont définis tels qu'ils le sont.

Ma question serait alors, existe-t-il une réponse à cette question? Il me semble que ça fait partie des postulats, invariance de la physique entre vitesse linéaire uniforme et repos. A bien creuser tout ce qui est cohérent est tautologique non? (hormis les propositions invérifiables).

Il n'empêche que la dissymétrie a bien besoin des rotations, en dehors des effets relativistes, l'accélération reste la dérivée seconde de la position, et sans rotation le passage d'un référentiel inertiel à un référentiel non inertiel (accéléré linéairement) ne pose pas de problème, les deux accélérations étant "égales" en norme.

Du coup ce qui me gène, c'est que les rotations ne sont ni plus ni moins que des translation selon x et y (ou x, z ou une combinaison de x, y et z) qui dépendent de la position, qu'on pourrait voir comme la somme de mouvement linéaire dans deux directions différentes pourquoi donc une dissymétrie dans les accélérations, (dans les forces ça se comprend).

[invite6754323456711]

l'accélération reste la dérivée seconde de la position

C'est une définition dépendante d'un système de coordonnée que tu donnes et donc d'un choix arbitraire.

Cette définition me semble mieux appropriée.

Patrick

[invite473b98a4]

Non justement c'est totalement géométrique/objectif, ce qui est arbitraire ça peut être les forces. A partir du moment où on définit une position et un paramètre temps dont dépendent les trajectoire, on peut définir la dérivée première et seconde. C'est comme de dire que la position est arbitraire, bien sur qu'elle dépend du système!!!! Oui les coordonnées dépendent du système de coordonnées.

[Nicophil]

Bonjour,

Le problème, est-ce que l'invariance de l'accélération par changement de référentiel galiléen n'est plus vraie en RR ?

[invite473b98a4]

de par la loi de composition des vitesses et la vitesse limite, c'est une certitude.

[Nicophil]

Ma sensation de vitesse n'est perçu que si on déplace par rapport à l'air. (tête par la fenêtre...)

Pour la sensation d’accélération, il faut une contrainte mécanique : En chute libre, pas facile de percevoir quoi que ce soit...

La vitesse peut passer inaperçue. L'accélération jamais !

[invite473b98a4]

si justement en chute libre, si une force est appliquée en tous points de manière identique.

[Nicophil]

en tous points de manière identique.

(ça c'est une force due à la gravité ou je ne m'y connais pas...)
La chute libre est due à cette force ?

[invite473b98a4]

Ca veut dire quoi pour vous chute libre? Pour 99,999999% des gens ça veut dire n'être soumis qu'à la gravité. En théorie et en négligeant les effets de marée relativistes, ça serait vrai de n'importe quelle force qui agirait de cette façon, par exemple un champ EM très compliqué. (Peut-être qu'on peut prouver que ce champ n'existe pas). Il faudrait en réalité que la force soit telle que F/m en tout point soit identique, où m serait la masse d'un objet au point considéré. Compliqué.

[invite6754323456711]

on peut définir la dérivée première et seconde.

En prennant un point de vue moderne,ie en se mettant sur une variété différentielle (cadre actuel pour modéliser des systèmes physiques généraux), les vecteurs tangents en deux points distincts de l'espace de configuration par exemple sont des entités disjointes. Ce qui avait conduit à un difficulté pour définir l'accélération qui suppose que l'on compare les vecteurs vitesses en des points distincts.

Patrick

[Nicophil]

Ca veut dire quoi pour vous chute libre? Pour 99,999999% des gens ça veut dire n'être soumis qu'à la gravité.

Pour Newton, ça veut dire être soumis au champ de gravité (uniforme) d'une masse donc à une accélération (uniforme).

Pour Einstein, ça veut dire suivre une géodésique dans un espace-temps courbé par une masse.

[Nicophil]

Pour la sensation d’accélération, il faut une contrainte mécanique : En chute libre, pas facile de percevoir quoi que ce soit...

Mouais, pas faux...

Sauf que :

Pour 99,9999% des gens

Ceux-là ressentent au plus profond de leur chair et presque à chaque instant de leur vie la gravité. Leur condition humaine est de ressentir 1 g vertical quand ils sont immobiles ou à vitesse constante.
Donc quand ils ressentent 0 g, ils "savent" qu'ils sont en mouvement verticalement accéléré : a=-1g.

[Amanuensis]

Et quand on les met dans une fusée qui accélère à 10 m/s² loin de toute masse, ils ne font pas la différence avec la sensation à la surface de la Terre!

Que ressentent-ils alors? La gravité ou l'accélération?

[La réponse de la RG est claire: l'accélération propre, et non pas la gravité.]