Expérience de galilée

[invite521d9c8d]

Donc, en plus des frottements dans l'air qui agissent dès lors que la balle est en mouvement par rapport à l'air, il y a une différence d'accélération lié à la différence de densité. Au t0, la balle de golf accélère plus que la balle de ping-pong, elle prendra donc forcément de l'avance.

je néglige la "force de frottement de l'air" surface , Vitesse et Coeff de pénétration dans l'air identiques

"Différence d’accélération due à une différence de densité" ... C'est intéressant .. D'ou cela vient il ?

" mais l'accélération correspondante vers le haut est inversement proportionnelle à la densité : plus la densité est grande, plus l'accélération vers le haut due à la force frottement est faible."

Je pense qu'intuitivement tu ressens que l'inertie de la balle lourde lui permet d'être moins ralentie que la balle légère ?
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[penthode]

on peut aussi causer d'actes contre-nature sur d'innocents diptères .

[mach3]

La trajectoire dépend de l'accélération. L'accélération dépend de la force ET de la masse. Force égale ne veut pas dire trajectoire égale.

Il y a trois forces qui s’exercent sur les balles, le poids, la poussée d’Archimède et les frottements de l'air. On peut écrire la somme de ces forces :


(on considère la force de Stokes Fs pour les frottements fluide avec l'air)



Pour connaitre l'accélération qui en résulte, je divise par la masse de la balle :



J'exprime la masse en fonction du rayon et de la densité de la balle :





L'accélération de la balle dépend donc de la densité de la balle toutes choses égales par ailleurs. Cette densité apparait deux fois, une fois à cause des frottements et une fois à cause d’Archimède.

m@ch3

[invite521d9c8d]

Une petite remarque supplémentaire, de l'ordre de la méthodologie :
Vous employez g dans le calcul de la force d'Archimède, or ce concept "vient après" la mise en lumière ou l'invalidation de g par la chute libre...il faut rester cohérent.

Effectivement remarque judicieuse .Galilée ne connaissait pas G .

J'emploie les termes du contributeur , simplement pour évacuer la poussée d'Archimède de mon analyse .


"Ca dépend uniquement du volume de la balle (on ose espérer que si vous produisiez une expérience de chute libre vous utiliseriez des objets de même volume (et de même forme si super poildecutter entre en jeu, puisque la pression n'est pas la même de haut et en bas au niveau de la surface de l'objet)).

Oui c'est certain .. et au passage , remarquez le peu d'expérience qui utilisent un corps plein et un corps creux de forme identiques .

[coussin]

Bonjour Sethy

Pourquoi écrivez vous que "poildecutter" la plus lourde rencontre la terre un peu plus tôt...
Votre réponse m'interesse,

Faissol

C'est une blague?!
Vous, plus que toute autre personne ici, devez savoir que le temps de coalescence de 2 masses sous attraction gravitationnelle est proportionnelle à la somme des 2 masses.
Vous avez ouvert assez de fils sur ce sujet...

[invite521d9c8d]

La loi de Stokes, nommée en l'honneur de George Stokes, est une loi donnant la force de frottement d'un fluide sur une sphère en déplacement dans le fluide. Si le nombre de Reynolds est inférieur à 0,1 (écoulement rampant

force de Stokes:

intéressante information , je n'avais jamais lu sur le sujet .

S'applique t'elle à une balle de golf tombant à moins de 10 m/s dans l'air ?
Quel est le nombre de Reynolds dans ce cas ?

[mach3]

S'applique t'elle à une balle de golf tombant à moins de 10 m/s dans l'air ?

en première approximation oui, mais la balle de golf n'étant pas exactement une sphère (alvéoles à la surface), ça ne doit pas marcher parfaitement. A la rigueur remplacer la balle de golf par une balle de ping-pong proprement remplie avec quelque chose (sable?).

Quel est le nombre de Reynolds dans ce cas ?

Je ne saurais pas trop dire (la mécaflu c'est trop loin), mais au moins pour des vitesses faibles par rapport à l'air (début de la chute) il doit clairement être suffisamment faible pour que la loi s'applique.

m@ch3

[pm42]

en première approximation oui, mais la balle de golf n'étant pas exactement une sphère (alvéoles à la surface),

D'autant plus que les dites alvéoles sont là pour diminuer la trainée.

[invite521d9c8d]

si je résume , j'ai l'impression d'avoir compris pourquoi ma balle de golf tombe plus vite que ma balle de ping pong ..
la loi de STOKES .. mécanique des fluides ..

je ne suis ni mathématicien , ni physicien mais je crois comprendre .

La notion de densité intuitivement me va bien ..
elle évoque pour moi une forme d'inertie ..


Si je résume , en tant que béotien , peut on simplifier toutes ces équations pour exprimer qu'un corps dense va être moins sensible à une force qui le perturbe (vers le haut et le bas , gravité , frottement de l'air et poussée d'archimède ) qu un corps moins dense ( pour simplifier le même corps mais creux surface /forme/ vitesse initiale tous identiques )

je (me) résume
.. plus c'est dense/ lourd (à volume égal) moins c'est freiné .. plus c'est léger/ Moins dense plus c'est freiné .
(
L'air se comporte comme un frein,
A vitesse égale : à un instant T :
la résistance de l'air génére t'elle une force identique pour les 2 objets ?
la poussée d'Archiméde aussi ?
si je lis ce qui constitue la Force de Stokes , il semble que 2 objets de densité différentes sont soumis à la même force
Mais que la vitesse limite n'est pas la même ..

Cela me semble encore tout à fait cohérent.

[invite521d9c8d]

touCitation Envoyé par mach3 Voir le message
en première approximation oui, mais la balle de golf n'étant pas exactement une sphère (alvéoles à la surface),
D'autant plus que les dites alvéoles sont là pour diminuer la trainée.

tout à fait , et dans mon expérience ma balle de golf A 1 mm de diamètre de plus , donc plus de résistance de l'air ..

Quand on voit la vidéo de la chute ping pong / golf .. on s'aperçoit de suite que la différence de résistance de l'air entre les 2 est pouillème et ne peux expliquer l'écart . J'aurais le même résultat avec une balle de ping pong vide et une remplie de grenaille de plomb .

[pm42]

J'aurais le même résultat avec une balle de ping pong vide et une remplie de grenaille de plomb .

Oui. L'information a été donnée plus haut, plusieurs fois par différents intervenants et joyeusement ignorée.

[Sethy]

La résistance de l'air ... c'est elle qui fait que la plupart des météorites se transforment en étoile filante et qu'une navette spatiale a explosé pour un problème d'ailettes de refroidissement mal conçues. Négligeable ?

On ne s'en rend pas compte mais la pression qui s'exerce au sol par l'air est d'environ 1kg par cm^2. Oui, oui, 1k par cm^2. Mais comme cette pression s'exerce uniformément dans toutes les directions, on ne la "ressent" pas.

Par contre, il suffit d'aspirer l'air d'une bouteille de plastique pour la voir se déformer en raison de cette pression. Ou de réaliser la fameuse expérience du verre rempli d'eau, recouvert d'une feuille de papier, qu'on retourne.

[pm42]

La résistance de l'air ... c'est elle qui fait que la plupart des météorites se transforment en étoile filante et qu'une navette spatiale a explosé pour un problème d'ailettes de refroidissement mal conçues. Négligeable ?

Il ne disait pas que la résistance était négligeable mais que la différence entre une balle de golf et de ping-pong l'était si j'ai bien compris.

[mach3]

Quand on voit la vidéo de la chute ping pong / golf .. on s'aperçoit de suite que la différence de résistance de l'air entre les 2 est pouillème et ne peux expliquer l'écart . J'aurais le même résultat avec une balle de ping pong vide et une remplie de grenaille de plomb .

comment vous vous en apercevez, concrètement? Ce qu'on perçoit ce sont des positions en fonction du temps, desquelles on peut éventuellement (mais c'est difficile mentalement) extraire une impression sur les vitesses et les accélérations (il faudrait faire du AVImeca sur une vidéo bien cadrée pour avoir quelque chose d'objectif). Pas évident d'en inférer la résistance de l'air ni une différence qui ne serait qu'un pouillème. De toutes façons si c'est la force de frottement qui est désignée par "résistance de l'air" (terme vague au passage...), elle pourrait être identique que l'effet sur les balles en terme d'accélération serait différent vu que leurs masses sont différentes.

[invite521d9c8d]

je continue ,

J'ai percé le mystère de la différence de vitesse de 2 balles De densités différentes en chute libre dans l'air
Merci Mach3
(je précise que je n'avais jamais lu cette explication sur tout le net que je parcoure depuis un moment )
J'avais intuitivement supposé un tel phénomène, une telle explication .

Je vais continuer à "intuiter" (barbarisme qui est devenu un neologisme pour moi ) .

Un corps massif est moins sensible à une force qui le freine qu'un corps léger . (dans l'eau , dans l'air )
la force est en l'occurence la resistance de l'air (on oublie archimède et je le considère comme négligeable )
la balle de golf es freinée par la même force que la balle de ping pong mais comme elle est plus massive est résiste mieux au freinage .


je tourne en rond depuis 30 mn pour éviter d'écrire ce qui suit :

si on dit qu'un corps massif (golf) est moins ralenti par une force qu un corps léger (pingpong) . (est ce vrai ? )
Peux ton en déduire qu'un corps massif est moins accéléré par une force qu'un corps léger ?

Quelle est la faille dans mon raisonnement ?
Et surtout MERCI DE REFORMULER .. s il vous plait .. Je me plante à un moment dans mon raisonnement et je ne sais pas ou !!

[invite521d9c8d]

comment vous vous en apercevez, concrètement? Ce qu'on perçoit ce sont des positions en fonction du temps, desquelles on peut éventuellement (mais c'est difficile mentalement) extraire une impression sur les vitesses et les accélérations (il faudrait faire du AVImeca sur une vidéo bien cadrée pour avoir quelque chose d'objectif). Pas évident d'en inférer la résistance de l'air ni une différence qui ne serait qu'un pouillème. De toutes façons si c'est la force de frottement qui est désignée par "résistance de l'air" (terme vague au passage...), elle pourrait être identique que l'effet sur les balles en terme d'accélération serait différent vu que leurs masses sont différentes.

j'ai fait vidéo .. 2 balles sur une porte que je ferme brutalement .. un coup la balle de golf a gauche , l'autre coup à droite .

Faites le chez vous .. vous verrez que la résistance de l'air est négligeable compte tenu de la différence de vitesse de chute (il faut visionner à vitesse 1/4 sinon l'oeil ne perçoit presque rien )
J'ai 20 CM d''écart ..

Par contre je n'avais pas pris en compte la force de STOCKS qui est une explication bcp plus "plausible" que la simple résistance de l'air , disons qu'elle l'a complexifie et l'éclaire .

Est ce que le calcul de cette force permet de prévoir ce décalage dans la vitesse de chute ?

[pm42]

vous verrez que la résistance de l'air est négligeable compte tenu de la différence de vitesse de chute (il faut visionner à vitesse 1/4 sinon l'oeil ne perçoit presque rien )

Je corrige mon post :

Il ne disait pas que la résistance était négligeable mais que la différence entre une balle de golf et de ping-pong l'était si j'ai bien compris.

Il dit tout et n'importe quoi et effectivement, ignore totalement les réponses...

[mach3]

L'air se comporte comme un frein,
A vitesse égale : à un instant T :
la résistance de l'air génére t'elle une force identique pour les 2 objets ?

A vitesse égale, pour deux sphères de même rayon, la force est identique, mais l'effet sur l'accélération dépendra de la masse des sphères, à force de frottement égales, une sphère plus lourde est moins freinée.

la poussée d'Archiméde aussi ?

Idem, pour deux sphères de même rayon, la force est identique, mais l'effet sur l'accélération dépendra de la masse des sphères, à poussée d'Archimède égales, une sphère plus lourde est moins freinée.

si je lis ce qui constitue la Force de Stokes , il semble que 2 objets de densité différentes sont soumis à la même force
Mais que la vitesse limite n'est pas la même ..

Il y a dans l'accélération une composante constante vers le bas, due au poids+archimède, et une composante croissante avec la vitesse vers haut (quand la vitesse est vers le bas), due au frottement. Au départ il n'y a que de l'accélération constante vers le bas, ce qui augmente la vitesse vers le bas. Apparait alors une composante d'accélération vers le haut, due à la vitesse. La vitesse augmente toujours, mais de moins en moins vite, et c'est de pire en pire, car plus la vitesse est élevée, plus l'accélération vers le haut est élevée. On tend alors vers une situation où l'accélération vers le haut due aux frottements compense exactement l'accélération vers le bas due au poids+archimède : l'accélération est donc nulle, la vitesse ne varie plus, c'est la vitesse limite.
Toutes choses égales par ailleurs, une balle plus dense possède une composante d'accélération vers le bas plus forte, et une composante d'accélération vers le haut plus faible, elle atteint donc une vitesse limite plus grande.

m@ch3

[mach3]

j'ai fait vidéo .. 2 balles sur une porte que je ferme brutalement .. un coup la balle de golf a gauche , l'autre coup à droite .

Faites le chez vous .. vous verrez que la résistance de l'air est négligeable compte tenu de la différence de vitesse de chute (il faut visionner à vitesse 1/4 sinon l'oeil ne perçoit presque rien )
J'ai 20 CM d''écart ..

ben justement, 20 cm d'écart, sur 2 mètres de chute (je suppose), c'est beaucoup! 10%. Mais bon, ça ne permet pas de conclure quoique ce soit sur la différence de résistance de l'air, quoique ça puisse vouloir dire.

m@ch3

[mach3]

Par contre je n'avais pas pris en compte la force de STOCKS qui est une explication bcp plus "plausible" que la simple résistance de l'air , disons qu'elle l'a complexifie et l'éclaire .

euh, il faut vraiment que vous clarifiiez ce que vous entendez par "résistance de l'air", parce que selon comment on comprend le terme, la force de Stokes EST la résistance de l'air, ou en tout cas en fait partie...

Est ce que le calcul de cette force permet de prévoir ce décalage dans la vitesse de chute ?

oui, il faut juste savoir s'en sortir un peu avec les équations différentielles, ou au moins savoir faire les bonnes approximations.

m@ch3

[Resartus]

si on dit qu'un corps massif (golf) est moins ralenti par une force qu un corps léger (pingpong) . (est ce vrai ? )
Peux ton en déduire qu'un corps massif est moins accéléré par une force qu'un corps léger ?

La plupart des intervenants (dont moi) supposaient (à tort) que vous saviez déjà cela....
On reprend du début :
1) sous l'effet d'une force, une masse va subir une accélération dont la valeur s'obtient en divisant cette force par la masse.
2) de manière très étonnante*, la force de pesanteur est justement proportionnelle à la masse (et c'est la seule qui présente cette caractéristique)
Quand on divise la force de pesanteur (le poids) par la masse,on a donc une constante. C'est l'accélération de la pesanteur.
Donc un corps qui ne serait soumis qu'à la pesanteur, sur terre mais dans le vide, aurait une accélération constante (g qui vaut à peu près 9,8 m/s²).

Mais comme les autres forces (frottement, archimède, électrique, magnétique, ne sont PAS proportionnelles à la masse, elles vont perturber cela.
Et donc, il n'y aura plus la même accélération.... Si ces forces sont constantes, quand elles sont divisées par une masse plus forte elles auront moins d'impact
Donc le corps le plus lourd est moins ralenti par rapport à l'accélération qu'il aurait dans le vide

*Des tas d'expériences ont tenté de mesurer une différence entre masse inerte et masse pesante, sans succès à ce jour. Et par ailleurs la théorie de la relativité générale d'Einstein qui s'appuie sur ce postulat n'a pas non plus été prise en défaut à ce jour....

[Sethy]

Une autre manière de voir les choses.

La différence entre un plongeon dans l'eau et un plongeon raté (un "plat" comme on dit je crois).

C'est la qu'on se rend compte de l'effet de la vitesse d'un corps par rapport à une fluide. A grande vitesse, l'eau se comporte comme un mur (le pilote qui a "amerri" dans l'Hudson le disait bien puisqu'il parlait d'un "hard landing" à propos de l'eau).

L'effet avec un gaz est certes moins fort qu'avec un liquide. Mais il est présent également.

[invite521d9c8d]

très clair .. j'ai compris ..

Merci à tous les intervenants de votre patience et pédagogie .. !!

J'ouvre un nouvelle discussion lundi .. j'ai plein d'autres questions .

[invite521d9c8d]

bonjour j y reviens ..
balle de golf balle de ping pong ..

2 corps tombent dans le vide à la même vitesse ..

ils ont la meme forme mais un est creux l autre vide .. ^

on les fait penetrer dans l'air .. il n y a aucune raison que l objet le plus lourd tombe pus vite que le plus léger ..
j'ai repassé et ressassé toutes les formules de resistance de l'air .. CX/ vitesse / viscosité ..

cela ne colle pas ..

J'ai l'impression que quelque chose me bloque .. vous bloque peut être ..

J'en suis arrivé à la réponse absurde .. il tombe plus vite parce que tout le monde le sait ..
encore plus dingue .. dans inception cela ressemblerai à la toupie ...

J'ai trouvé un interwiew de Klein (prix Nobel d'astrophysique ) qui dit:" il ne faut pas de fier à l’expérience .".

quelqu'un peut il me donner les équations .

Bien cordialement et désolé de revenir sur un truc que je voulais avoir compris , que j'ai cru intuitivement comprendre , mais que je n'ai pas pu éxpliquer ..

[coussin]

J'ai trouvé un interwiew de Klein (prix Nobel d'astrophysique ) qui dit:" il ne faut pas de fier à l’expérience .".

Intéressant. Sources?

[Sethy]

Et pourquoi pas Archimède ?

[shub22]

Pas trop en fait.
Si vous vouliez vraiment faire l'expérience, vous devriez faire tomber les deux masses dans le vide.

Ça paraît être exactement cela comme la précédente intervention de notre ami.
L'originalité est le fait de l'expérience de pensée qui a l'époque prédit un résultat totalement contre-intuitif car tout le monde croit à l'époque que la loi de la "chute des graves" dépend de la matière et non du poids uniquement.

[invite577a1421]

on les fait penetrer dans l'air .. il n y a aucune raison que l objet le plus lourd tombe pus vite que le plus léger ..

Si vous prenez une balle d'air, de même rayon que votre balle de golf ou de ping-pong, mais avec une masse faite d'air, vous verrez que la balle d'air ne tombe pas relativement à l'air, elle reste fixe.

Le problème avec des balles de masse supérieure à l'air démarre par l'action de la poussée d'Archimède, indépendante de la vitesse.
Ensuite, la traînée freine à son tour, en réponse à la vitesse (et bien d'autres choses) mais pas la masse.

La poussée d'Archimède est sensible à l'écart entre l'air et la balle. Or, dans les deux cas, l'écart est énorme, donc la poussée d'Archimède sera faible.
Le calcul de vitesse de chute terminale donne probablement pas beaucoup d'écart.

Par contre, plus intéressant, l'accélération latérale est inversement proportionnelle à la masse. Au moindre vent, la balle de ping pong sera déplacée, contrairement à la balle de golf. Or, ceci crée une traînée latérale qui s'ajoute à la traînée verticale. Si jamais la balle se met à tourner dans le cisaillement crée par l'incursion latérale, ça peut carrément faire une traînée verticale vers le haut. En ping pong, un fort coup slicé par le bas fait remonter la balle de façon très nette.
Au final, plus la balle de ping pong est baladée latéralement par des courants d'air, plus elle a de chances de ralentir par rapport à la balle de golf.

[shub22]

L'accélération de la balle dépend donc de la densité de la balle toutes choses égales par ailleurs. Cette densité apparait deux fois, une fois à cause des frottements et une fois à cause d’Archimède.

Le but de cette discussion est-il de prouver que bien des siècles après Galilée avait raison ??
Quel intérêt ?

[invite6486d7bd]

Ça paraît être exactement cela comme la précédente intervention de notre ami.
L'originalité est le fait de l'expérience de pensée qui a l'époque prédit un résultat totalement contre-intuitif car tout le monde croit à l'époque que la loi de la "chute des graves" dépend de la matière et non du poids uniquement.

A ce sujet :

Le système physique d’Aristote¹ (384 – 322 avant Jésus-Christ) abordait déjà la chute des corps. Souvent, on prétend que dans ce système les corps tombent d’autant plus vite sur Terre qu’ils sont plus lourds. En réalité, c’est un peu plus sophistiqué.


Pour Aristote, la vitesse de chute d’un objet dépend de sa capacité à fendre le milieu – c’est-à-dire, pour l’exprimer de manière plus moderne, de fendre l’atmosphère.
Ainsi, la vitesse de chute sera-t-elle dépendante non seulement du poids de l’objet, mais aussi de sa forme et de son orientation.

Le milieu peut même éventuellement effectuer une action en retour, ouvrant la voie à la poussée d’Archimède (287 – 212 avant Jésus-Christ).


De nos jours, on met plutôt en avant le fait que le système physique aristotélicien a été intégralement invalidé, ce qui est indéniable.
Cependant, il faut bien constater que, longtemps même après Galilée, le modèle d’Aristote était conforme aux observations. Pourtant, Galilée sentait que quelque chose n’allait pas.

http://le-bars.net/yoann/fr/2017/04/...bien%E2%80%AF/

« Nous voyons, en effet, que les choses qui ont la plus grande impulsion, soit de lourdeur, soit de légèreté, les autres choses restant semblables, sont transportées plus vite sur une distance égale, et cela dans la proportion qui est entre leurs grandeurs.

Ainsi en serait-il aussi à travers le vide, mais c’est impossible.

Pour quelle cause, en effet, un corps serait-il transporté plus vite ?
Cela est, en effet, nécessaire dans les milieux pleins, le corps plus grand divisant le milieu plus vite par sa force, car ce qui est transporté ou ce qui est projeté divise soit par sa force, soit par son impulsion.

Donc, dans le vide, tous les mobiles auraient une vitesse égale ; mais c’est impossible … En effet, de même que si l’on plonge un cube dans l’eau, un volume d’eau égal à celui du cube sera déplacé, de même en est-il aussi dans l’air.

Mais cela échappe à la sensation » (Physiques, Livre IV, ch. 8, 216a13 – a30, trad. Pellegrin GF 2002).