chute des corps

[manliz48]

bonjour, je fais un TPE sur l'impesanteur, et j'aimerais avoir quelques éclaircissements sur la chute des corps :

L'impesanteur peut être simulée pas la chute libre du fait que tous les corps massifs soumis à une pesanteur chutent à la même vitesse (si on néglige les frottements de l'air).

Mais, dans la formule p=mg, le poids d'un corps (p) sur Terre dépend de sa masse (m).
Dans ce dernier cas la chute libre ne pourrait pas recréer l'impesanteur.

Quel est alors le lien entre la chute des corps à la même vitesse qui permet d'être en impesanteur et cette formule ?

Merci d'avance
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[calculair]

bonjour

Comme vous l'avez dit tous les corps tombent à la même vitesse et accélération

Si vous êtes dans un avion ou une capsule qui tombe en chute libre ( pas de freinage du à l'air ) dans la capsule ou l'avion vous tombez à la même vitesse.

Dans ces conditions par rapport à l'avion ou la capsule votre vitesse est nulle.... Vous avez l'impression d'être en apesanteur....

[manliz48]

merci pour cette explication, mais alors si tous les corps tombent à la même vitesse (quelle que soit leur masse), le poids (ou la force qui fait que les objets tombent) ne devrait-il pas identique ?, pourquoi dans la formule p=mg le poids du corps dépend de sa masse?

[LPFR]

Bonjour.
Comme Calculair (que je salue) l’a dit, il s’agit d’une impression.
L’impesanteur ne veut pas dire que les corps ne sont pas soumis à l’attraction de gravité. Cela veut simplement dire qu’on ne peut pas s’en apercevoir : si vous lâchez un corps devant vous, il reste là où vous l’avez lâché, ou il continue avec la vitesse que vous lui avez donné en le lâchant.

Je vous rappelle que la navette spatiale, ses astronautes et la Lune, sont en chute libre. Et leur « poids » est toujours m.g avec le ‘g’ de l’endroit où ils sont.
Au revoir

[A voir en vidéo sur Futura]

[manliz48]

Bonjour, et merci, mais j'ai toujours quelques difficultés à comprendre :

Le poids ou la pesanteur est la force qui fait que les objets chutent.
Or comme les corps chutent à la même vitesse, il serait logique que cette force soit la même pour tout les corps (autrement dit, que le poids soit identique et indépendant de la masse)

Mais d'après cette formule p=mg, le poids diffère selon la masse (la force qui fait tomber les corps, n'est donc pas la même pour tout les objets)

N'est pas contradictoire ?

[Amanuensis]

La pesanteur et le poids sont relatives à un référentiel. La masse n'est pas relative.

Et l'immobilité est relative à un référentiel aussi. Si on parle d'immobilité et de pesanteur, faut prendre le même référentiel, et il faut préciser le référentiel.

Le centre de masse de l'ISS est en chute libre. Dans le référentiel où ce centre est immobile et gardant les directions des étoiles fixes (pas de rotation) le poids des objets en chute libre est nul. Le poids du même objet relativement au référentiel géocentrique est mg (avec g = -GM/d² en approchant la Terre par une masse de symétrie sphérique).

Le rapport entre l'impesanteur et la chute libre est simple: si le référentiel est en chute libre et sans rotation propre, alors la pesanteur y est nulle. En particulier les objet "lâchés" (passant en chute libre) restent
immobiles relativement à ce référentiel.

Ce n'est pas une impression. La pesanteur y est nulle par définition de la notion de pesanteur. La pesanteur est un phénomène physique mesurable et formalisable. (C'est ce que mesure un accéléromètre ou un gravimètre immobile relativement au référentiel.)

Par ailleurs en pratique on ne s'occupedes référentiels en chute libre que dans un petit volume (l'ISS, un avion, etc.). (Sinon, ça devient plus compliqué.)

[Amanuensis]

Le poids ou la pesanteur est la force qui fait que les objets chutent.

Oui

Or comme les corps chutent à la même vitesse, il serait logique que cette force soit la même pour tout les corps (autrement dit, que le poids soit identique et indépendant de la masse)

Mais d'après cette formule p=mg, le poids diffère selon la masse (la force qui fait tomber les corps, n'est donc pas la même pour tout les objets)

N'est pas contradictoire ?

Non. Car l'accélération dépend de la masse aussi. On a comme force F = mg (avec g la pesanteur relative au référentiel choisi), et comme accélération est a = F/m pour la chute libre (= soumis seulement à la pesanteur) ; comme c'est le même m pour un même objet, m se simplifie, et l'accélération est la même pour tous les objets, égale à g. Ce qui donne la même vitesse si la vitesse initiale est la même.

[manliz48]

Merci beaucoup, je pense avoir compris dans le cas de la chute libre

Mais sur Terre, g étant une constante égale à 9,81, le poids dépend alors de la masse ...

[Amanuensis]

Mais sur Terre, g étant une constante égale à 9,81, le poids dépend alors de la masse ...

Oui

Et comme le poids est proportionnel à la masse (en un lieu donné), et que la proportion (à la surface de la Terre) est (en valeur absolue) partout la même (à très peu près), on confond couramment dans le langage poids et masse En fait cela n'est acceptable qu'en restant à la surface de la Terre et en prenant le référentiel terrestre, mais c'est le cas de la vie courante des humains!

Si on veut être plus rigoureux et/ou s'occuper d'autres référentiels que le terrestre (dans un avion, dans l'ISS, dans l'espace, sur la Lune, etc.), la masse et le poids sont deux notions très différentes, à ne pas confondre.

[manliz48]

Si le poids est proportionnel à la masse, alors plus la masse est grande, plus le poids est important.

C'est à dire qu'un objet massif à un poids plus important qu'un objet peu massif, la force qui attire le gros objet vers le centre de la Terre est plus importante que celle qui attire le petit, le gros devrait tomber plus vite

[Nicophil]

Bonjour,

Mais sur Terre, g étant une constante égale à 9,81

Non ! à ce niveau de précision, g n'est pas constant sur Terre.

la force qui attire le gros objet vers le centre de la Terre est plus importante que celle qui attire le petit,

Oui.

le gros devrait tomber plus vite

Non : la vitesse de chute n'est pas proportionnelle à la force d'attraction.

[manliz48]

Merci pour cette réponse,
je crois avoir compris : les corps chutent à la même vitesse, mais cela n'a pas de lien avec la formule p=mg puisque le poids et la vitesse de chute ne sont pas proportionnels.

[vipere35]

C'est pas la vitesse qui est à proprement identique, mais l'accélération des deux objets qui est identique, ce qui en découle que la vitesse des deux objet est égal à: v(t) = g.t (primitive de l'accélération)

Pour bien comprendre pourquoi l'accélération des deux objets est égale à "g" indépendamment de sa masse, il faut ce référer à la deuxième loi de newton:
https://fr.wikipedia.org/wiki/Lois_d...ment_de_Newton
La somme des forces d'un objet est égale à l'accélération fois la masse, si il n'y qu'une force (cas d'une chute libre) alors F = a . m
vu que la force de gravité est égale à Fg= g.m , alors on à: a.m = g.m => a = g

La deuxième loi de newton dis en gros que plus un objet est lourd, plus il faut une force importante pour obtenir la même accélération.
Pour faire subir une accélération de 1 m/s² à un poids de 1 kg il faut une force de 1 Newton, pour un poids de 10 kg il faut une force de 10 Newton.

[manliz48]

Le lien entre l'accélération et le poids me parait plus clair, merci beaucoup pour toutes ces explications !