Chute libre, petite confirmation souhaitée

[invite70335176]

Bonjour, j'ai fait rapidement une petite recherche sur le forum, mais à première vue, je n'ai pas trouvé la petite info que je cherchais.
Dans l'espace "vide", hors atmosphère (au sens large du terme), un corps en chute libre n'a que pour vitesse limite c (si j'ai bien compris). J'ai lu dans un article qu'une des difficultés pour que l'homme puisse un jour entreprendre des voyages extrêmement longs dans l'espace, serait due à l'érosion qu'aurait à supporter le vaisseau dans l'espace, puisque certains atomes d'hydrogène se promènent librement. Dans l'article, on parlait même de l'épaisseur érodée par x kilomètres parcourus.
Mes questions : j'imagine que la répartition des atomes errant dans l'espace n'est pas du tout homogène, et que cela ne se limite pas à l'hydrogène, mais considère t-on qu'il y a une densité minimale toujours existante ? Si oui j'imagine que cette densité minimale s'oppose à la chute libre, et qu'il y a là aussi un frein qui pourrait faire en sorte que la vitesse maximale soit largement en dessous de c ? Un peu de façon analogique, où la chute libre d'un corps à partir de l'atmosphère terrestre ne dépasse pas une certaine vitesse de par la résistance de l'air ?
J'espère que ma question n'est pas idiote. Merci.
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[invitedd78828e]

Hello, je trouve que c'est une bonne question même si on est plus dans le domaine technique et un peu dans l'anticipation. Le problème est qu'on est dans le cas d'un problème purement relativiste alors que les forces phénoménologiques type frottements, tensions etc n'ont pas vraiment de sens en relativité.
Par ailleurs en ce qui concerne l'aspect tribologie du problème je me demande si on peut traiter le déplacement dans un milieu extrêmement peu dense et localement inhomogène de la même façon que le déplacement dans un fluide. Le second cas repose en effet sur l'hypothèse qu'on peut considérer le fluide comme un milieu continu. Ici je verrai plus une analyse des chocs qui effectivement pourrait se traduire par une érosion. Mais est-ce que ça mène à une vitesse limite, je ne suis pas sûr.
Par exemple une voiture qui se meut dans l'eau perdra de l'inertie beaucoup plus rapidement qu'une voiture qui roule quand il pleut. Dans le second cas la voiture ne perd de la vitesse que si on la considère complètement rigide (un choc avec une goutte d'eau est subi par l'ensemble de la voiture instantanément donc ralentissement) alors que cette notion n'existe pas en relativité. Et on ne pourra pas faire appel à des forces de frottement fluides si on souhaite connaître la vitesse limite de la voiture dans le second cas !
Bref c'est un problème stimulant, à mon avis, relativité ou non, on ne peut de toute façon pas étudier ce problème comme un problème de frottements fluides et j'ajouterais que l'effet sera peut-être davantage une destruction du vaisseau qu'un ralentissement.

[Amanuensis]

Si on suppose un moteur de poussée sans limite, il n'y a pas de "vitesse limite" (autre que c) par rapport au fluide dans lequel se déplace le vaisseau.

Dans l'article évoqué, on peut imaginer qu'ils supposent un moteur. La vitesse par rapport au fluide dépend alors du moteur.

Ensuite, dans le cas de la chute libre dans l'atmosphère sur Terre, il y a une force de gravitation. La vitesse limite dépend à la fois de l'effet du fluide et de la force de gravitation.

Dans l'espace interstellaire on peut considérer la force de gravitation quasi-nulle, la vitesse limite par rapport au fluide sans moteur (chute libre) sera donc quasi-nulle.

[Gilgamesh]

Bonjour, j'ai fait rapidement une petite recherche sur le forum, mais à première vue, je n'ai pas trouvé la petite info que je cherchais.
Dans l'espace "vide", hors atmosphère (au sens large du terme), un corps en chute libre n'a que pour vitesse limite c (si j'ai bien compris).

Non, elle a pour limite la vitesse de libération v à la distance R d'une masse M donnée.

v =

Cette vitesse n'atteint c que quand le ratio M/R est celui applicable à l'horizon d'un trou noir.

La vitesse de chute libre à disons 1 année-lumière d'une étoile de masse solaire c'est v ~ 170 m/s (0,5 10^-6 c).

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitecaafce96]

Bonjour ,
On va trouver dans les différents vides interplanétaires , interstellaires , intergalactiques quelques centaines de particules par m3 ...
c'est quand même très peu , bien mieux que ce que l'on sait obtenir à terre .
C'est un vide quasi parfait puisque les planètes , étoiles , lunes , se déplacent sur des orbites parfaites .
Après , pour accélérer en chute libre , il faudra trouver une force de gravité .

[invite70335176]

La vitesse de chute libre à disons 1 année-lumière d'une étoile de masse solaire c'est v ~ 170 m/s (0,5 10^-6 c).

Impressionnant, cette faible vitesse ! Encore une belle démo comme quoi, la gravitation est bien la plus faible des forces fondamentales.
Merci aussi à Amanuensis, Catmandou et Eldor pour les infos données dans les réponses.

[phys4]

N
La vitesse de chute libre à disons 1 année-lumière d'une étoile de masse solaire c'est v ~ 170 m/s (0,5 10^-6 c).

Je pense qu'il faut corriger avec 170 km/sec, sinon toutes les planètes vont partir dans l'espace.

[Lansberg]

C'est bien 170 m/s !

[Amanuensis]

Je pense qu'il faut corriger avec 170 km/sec, sinon toutes les planètes vont partir dans l'espace.

La vitesse de libération en un point donné dépend de la distance au corps central.

Les planètes ayant une orbite peu différente du criculaire, leur vitesse est de l'ordre de 0.7 fois la vitesse de libération à la distance à laquelle elles se trouvent.

[Gilgamesh]

Je pense qu'il faut corriger avec 170 km/sec, sinon toutes les planètes vont partir dans l'espace.

C'est calculé à une année-lumière, pour donner une vague idée de ce que donnerait une chute libre vers une étoile dans le milieu interstellaire.

[interferences]

Bonjour,

Oui phys4, Amanuensis parle de la "vitesse de libération" à 1 année lumière du soleil (un point largement plus éloigné que l'aphélie de la dernière planète du système solaire (même de la neuvième)).

Au revoir

[phys4]

En effet, je pensais qu'il parlait d'une masse libérée à 1 al du Soleil

D'ailleurs la vitesse de libération sur le Soleil vaut 617 km/sec

[harmoniciste]

J'ai lu dans un article qu'une des difficultés serait due à l'érosion qu'aurait à supporter le vaisseau dans l'espace, puisque certains atomes d'hydrogène se promènent librement.

Ne s'agirait-il pas alors du retour à la vieille notion d'éther "fixe" par rapport à la Terre de départ?

[Amanuensis]

Ne s'agirait-il pas alors du retour à la vieille notion d'éther "fixe" par rapport à la Terre de départ?

Non. Un fluide, comme le gaz interstellaire, définit un référentiel, celui où la densité locale de quantité de mouvement est nulle. Le gaz est comme un objet, une référence possible.

[harmoniciste]

Merci pour ta réponse, Amanuensis.
Toutefois ce gaz interstellaire peut-il encore être considéré comme un objet unique étant donné qu'en absence de collision entre molécules, chacune possède sa vitesse propre, sans aucun lien avec celle des autres ? Laquelle, alors est la "bonne" référence ?
Au contraire d'un fluide, où le nombre élevé de collisions imprime une vitesse moyenne à l'ensemble, l"objet".

[Amanuensis]

Merci pour ta réponse, Amanuensis.
Toutefois ce gaz interstellaire peut-il encore être considéré comme un objet unique étant donné qu'en absence de collision entre molécules, chacune possède sa vitesse propre, sans aucun lien avec celle des autres ? Laquelle, alors est la "bonne" référence ?

Même sans collisions on peut faire une moyenne. C'est ce qui est fait dans le cas du rayonnement fossile, quand on parle de la vitesse de quelque chose (le Soleil par exemple) par rapport au rayonnement fossile.

Faut faire une moyenne sur suffisamment de particules. C'est pour ça qu'il faut parler de "densité locale", ce qui sous-entend une échelle critique, tant spatiale que temporelle, celle à laquelle se fait la "moyenne". Cette échelle est à analyser au cas par cas.

Au contraire d'un fluide, où le nombre élevé de collisions imprime une vitesse moyenne à l'ensemble, l"objet".

Pas le "contraire", juste différentes échelles critiques. Les collisions ça aide parce que cela induit un "moyennage" physique (en rapport avec l'ergodicité?).

Le problème éventuel est plutôt une trop faible densité de particules que l'absence de collisions en elle-même, ce qui peut amener l'échelle critique d'être trop grande pour l'usage que l'on a de la référence obtenue.

[Gilgamesh]

Merci pour ta réponse, Amanuensis.
Toutefois ce gaz interstellaire peut-il encore être considéré comme un objet unique étant donné qu'en absence de collision entre molécules

Juste pour préciser qu'en réalité il y a bien de nombreuses collisions dans ce milieu interstellaire et qu'en général on peut considérer qu'il adopte une distribution maxwellienne des vitesses.

[obi76]

Salut,

Juste pour préciser qu'en réalité il y a bien de nombreuses collisions dans ce milieu interstellaire et qu'en général on peut considérer qu'il adopte une distribution maxwellienne des vitesses.

c'est à l'équilibre ??? Vu le nombre de Knudsen ça me parait étonnant...

[Gilgamesh]

Salut,



c'est à l'équilibre ??? Vu le nombre de Knudsen ça me parait étonnant...

Le libre parcours moyen dans le milieu interstellaire (MIS) est considérable comparé au milieu atmosphérique, il peut atteindre des milliers de km, mais il est infime en comparaison de la taille des régions occupées. Le nombre de Knudsen qui est le ratio des deux est donc petit, et en astrophysique on considère toujours un milieu à l'équilibre.

[obi76]

Ha d'accord, je pensais que tu parlais des astres / planètes / etc, pas du gaz...

Merci pour ta réponse, c'est bon à savoir