Energie de la gravitation

[papyneo]

Bonjour,

Si je suis dans l'espace et que je lance une balle, je dépense une certaine énergie puis quand je lâche la balle , celle ci continue avec la vitesse initiale. Si je veux qu'elle accélère, je dois dépenser de l'énergie en plus pour maintenir une force et permettre une accélération de la balle.

Si on en revient à la force de gravitation, celle ci donne une accélération vers le centre de la terre de +/- 9.81 m/s². Cela veut dire qu'il y a une dépense d'énergie constante pour maintenir cette accélération. D'où vient cette énergie et est-elle inépuisable?
-----

[Black Jack 2]

Bonjour,

Sans compliquer trop ...

L'énergie mécanique (potentielle + cinétique) d'un astre en révolution autours d'un autre est constante ...

Il y a donc échange d'énergie (potentielle <--> cinétique) sur une révolution, mais pas de perted. Donc le travail de la force de gravitation sur un tour complet est nul.

Pour simplifier, dans le cas d'un mouvement circulaire de l'astre fils autour de l'astre père, la direction de la force de gravitation est en permanence orthogonale au déplacement --> pas de travail.

Dans le cas d'une orbite elliptique, la force de gravitation reçoit autant de travail qu'elle n'en donne sur un tour complet de l'astre fils autour de l'astre père (donc bilan nul).

Cà c'est en négligeant les "effets de bord" comme le phénomène des marées par exemple... et d'autres.

[papyneo]

Merci pour les explications. Pour un objet en orbite je comprends bien l'équilibre entre les 2 forces. Mais pour toutes les masses qui se trouvent sur terre est ce la même chose? Le bilan énergie est identique?

[Black Jack 2]

Bonjour,

Pour les mouvements sur Terre ... il faut évidemment tenir compte des frottements dans l'air et autres phénomènes éventuels.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Dynamix]

Salut

Pour un objet en orbite je comprends bien l'équilibre entre les 2 forces.

Il n' y a pas d' équilibre , sinon l' objet irait tout droit .
En fait il n' y a qu' une interaction (terre/objet) donc une seule force sur chaque objet .

Mais pour toutes les masses qui se trouvent sur terre est ce la même chose?

Non , c' est suivant cas .

[faissol]

Bonjour Papyneo

Si je suis dans l'espace et que je lance une balle, je dépense une certaine énergie puis quand je lâche la balle , celle ci continue avec la vitesse initiale.
Tout à fait d'accord.
Mais si vous lancez la balle, vous partez vous dans la direction opposée. A la vitesse initiale qu'à donné votre geste.
Si la balle a une masse identique à la vôtre, vous avez la même vitesse que la balle. Et votre énergie cinétique est la même que la balle....

Faissool.

[coussin]

Dans le référentiel du centre de masse, oui.
Dans le référentiel de papyneo, non.

[Dynamix]

Dans le référentiel du centre de masse, oui.

La quantité de mouvement ne changeant pas , si elle est nulle au départ (cas du référentiel centre de masse) , elle est nulle tout le temps .

[soliris]

Si on en revient à la force de gravitation, celle ci donne une accélération vers le centre de la terre de +/- 9.81 m/s². Cela veut dire qu'il y a une dépense d'énergie constante pour maintenir cette accélération. D'où vient cette énergie et est-elle inépuisable?

Personne n'a encore répondu à cette question.

Dans le cas d'une orbite elliptique, la force de gravitation reçoit autant de travail qu'elle n'en donne sur un tour complet de l'astre fils autour de l'astre père (donc bilan nul)

Le bilan nul indique bien qu'il y a un travail de chaque côté.

En fait il n' y a qu' une interaction (terre/objet) donc une seule force sur chaque objet .

L'interaction suppose a priori qu'il existe deux forces s'appliquant conjointement, comme l'exemple datant dans ma mémoire des années 60, où 2 filles jouaient à tourner en se tirant de toutes leurs forces par les 2 mains croisées, en évitant bien de se lâcher.

Je reste admiratif de biens des réussites de la physique, notamment en matière de modèles; mais concernant l'explication des masses gravitationnelles en interaction, permettez-moi de vous dire qu'il n'est toujours point d'images satisfaisantes pour expliquer cette force s'appliquant en permanence; s'il s'agit au final de l'espace s'effondrant sur lui-même pour expliquer l'orbite des astres.. Il faudra expliquer en présence de quoi il s'effondre, etc, etc.

[soliris]

C'est valable pour toutes les interactions, et il n'en existe pas seulement 4, semble-t-il

[Deedee81]

Salut,

Personne n'a encore répondu à cette question.

L'accélération est celle du corps en chute libre, la gravitation elle n'accélère pas.
Et l'énergie vient de l'interaction gravitationnelle et s'arrête quand le corps atteint le sol.
Et un objet immobile (au sol) ne tombe pas et aucune énergie n'est nécessaire.

Holàlà, fait attention à ta rédaction, je traduis le passage en gras :

permettez-moi de vous dire qu'il n'est toujours point d'images satisfaisantes pour expliquer cette force s'appliquant en permanence

Traduction :
Il n'est toujours point d'image satisfaisante pour faire comprendre à soliris qui a toujours des difficultés pour comprendre des choses mêmes dignes d'un enfant de maternelle.

[Deedee81]

C'est valable pour toutes les interactions, et il n'en existe pas seulement 4, semble-t-il

Il y a quatre interactions fondamentales (pour ce qu'on en sait) et des dizaines d'interactions dérivées (de ces interactions fondamentales).

[soliris]

Traduction :
Il n'est toujours point d'image satisfaisante pour faire comprendre à soliris qui a toujours des difficultés pour comprendre des choses mêmes dignes d'un enfant de maternelle.

Bonjour Deedee81

Non; les explications sont insatisfaisantes. Croire le contraire, c'est faire en sorte qu'il n'y ait plus de recherche sur le sens des mots, les images à la clef; ce phénomène d' "acquis indépassable" laisse la main mise à un prétendu génie qui viendrait unifier justement les 4 interactions fondamentales; or, à propos de l'interaction gravitationnelle, la remise en question des acquis est d'autant plus éloignée ..

1. que l'on admet explicitement, sans le justifier, que la gravitation "ne peut être arrêtée", parce qu'elle est statistiquement aussi présente que la masse, et que celle-ci est inchangeable selon Newton.
2. Que l'on admet implicitement, avec une pirouette mathématique, que l'on a plus besoin de considérer l'attraction d'une pomme, face à l'immensité de l'attraction de la Terre, et que c'est pour cela, que, définitivement, l'attraction TERRESTRE est de 9,81 m/sec², alors que, ne L'OUBLIONS JAMAIS, il s'agit d'une attraction pomme-Terre, nom d'une pomme de terre !

[soliris]

Si la pomme est dans l'arbre, bien sûr

[Dynamix]

l'attraction TERRESTRE est de 9,81 m/sec², alors que, ne L'OUBLIONS JAMAIS, il s'agit d'une attraction pomme-Terre, nom d'une pomme de terre !

Non-sens
L' attraction est une force .
9,81 m/s² , c' est une accélération .
Cette accélération est indépendante de la pomme de terre . Qu' elle fasse 2 g ou 3000 kg c' est pareil .

[Deedee81]

Salut,

Non; les explications sont insatisfaisantes.

.... pour toi. Uniquement pour toi.

Le reste de ton message ne fait que traduire ta mauvaise compréhension du sujet. Je ne peux que t'encourager à :
- TE remettre en question
- A prendre un bon cours de gravitation newtonienne, un complet avec des tas d'exercices, et à le lire attentivement, faire les exercices, etc...

[Ignatius84]

Salut,



.... pour toi. Uniquement pour toi.

Le reste de ton message ne fait que traduire ta mauvaise compréhension du sujet. Je ne peux que t'encourager à :
- TE remettre en question
- A prendre un bon cours de gravitation newtonienne, un complet avec des tas d'exercices, et à le lire attentivement, faire les exercices, etc...

On peut les faire ensemble, Soliris, si tu veux, mon prof de physique m'en a refilé une tripotée samedi matin et j'avoue que les énoncés sont hyper classieux (ex : "dans un plan vertical (O,x,y), une balle de tennis a un vecteur accélération constant, vertical, etc etc ).

[Deedee81]

Salut,

Celui-là m'a l'air pas mal sans être trop long : https://stockage.univ-brest.fr/~acol...e/partie_6.pdf
Mais il n'y a pas d'exercice.
Mais j'ai trouvé ceci qui a l'air amusant en plus (présenté comme un jeu) :
https://www.clg-les-pins-d-alep.ac-n...ravitation.pdf

[Ignatius84]

Salut,

Celui-là m'a l'air pas mal sans être trop long : https://stockage.univ-brest.fr/~acol...e/partie_6.pdf
Mais il n'y a pas d'exercice.
Mais j'ai trouvé ceci qui a l'air amusant en plus (présenté comme un jeu) :
https://www.clg-les-pins-d-alep.ac-n...ravitation.pdf

naaaaaaaaaaaaaaan c'est aujourd'hui mon premier jour de repos depuis longtemps et j'ai promis à ma fille de jouer avec elle !

Bon, à 3 ans on peut lui donner de bonnes habitudes de jeu remarque

Merci, c'est trop cool.

[papyneo]

Je ne pense pas avoir reçu de réponse à ma question principale ou bien je ne l'ai pas compris.
Pour maintenir une force de gravitation sur terre (matière et être vivant) faut-il une certaine dépense d'énergie et si oui d'où vient elle?

[pm42]

Pour maintenir une force de gravitation sur terre (matière et être vivant) faut-il une certaine dépense d'énergie et si oui d'où vient elle?

Non, il ne faut pas dépenser d'énergie.

[Pio2001]

Je ne pense pas avoir reçu de réponse à ma question principale ou bien je ne l'ai pas compris.
Pour maintenir une force de gravitation sur terre (matière et être vivant) faut-il une certaine dépense d'énergie et si oui d'où vient elle?

En effet, papyneo. Reprenons ta question initiale, qui concerne un objet qui accélère vers le bas en tombant :

Si je suis dans l'espace et que je lance une balle, je dépense une certaine énergie puis quand je lâche la balle , celle ci continue avec la vitesse initiale. Si je veux qu'elle accélère, je dois dépenser de l'énergie en plus pour maintenir une force et permettre une accélération de la balle.

Si on en revient à la force de gravitation, celle ci donne une accélération vers le centre de la terre de +/- 9.81 m/s². Cela veut dire qu'il y a une dépense d'énergie constante pour maintenir cette accélération. D'où vient cette énergie et est-elle inépuisable?

C'est l'énergie potentielle de pesanteur qui est à l'origine de cette accéleration.
Au fur et à mesure que la balle chute, l'énergie potentielle de pesanteur est convertie en énergie cinétique.
Elle vaut E = mGh, où m est la masse de l'objet, G la constante de gravitation et h la hauteur de chute.

Cette énergie n'est pas infinie. Elle est épuisée lorsque la balle atteint le centre de la Terre (en admettant qu'on ait creusé préalablement un tunnel qui y mène).

Toute paire de corps massifs contient de l'énergie potentielle de gravitation, qui peut être récupérée lorsque ces deux corps se rapprochent sous l'effet de leur attraction mutuelle.
Si par la suite on veut séparer ces deux corps, il faut leur rendre l'énergie que l'on a récupérée.

Par exemple, une fois la balle tombée par terre, pour la remettre en hauteur, il faut dépenser l'énergie E = mGh pour la soulever.

Un barrage hydroélectrique transforme l'énergie potentielle de pesanteur de l'eau en électricité, au fur et à mesure que l'eau de la retenue, en hauteur, s'écoule en aval.
Puis, l'énergie solaire vaporise l'eau des rivières et des océans, lui communiquant de nouveau de l'énergie potentielle de pesanteur en amenant la vapeur d'eau en hauteur (là il y a toute une histoire avec la poussée d'Archmède de l'air, mais au final, l'eau liquide se retrouve bien en amont).

[Dynamix]

Elle vaut E = mGh, où m est la masse de l'objet, G la constante de gravitation et h la hauteur de chute.

Non
Elle vaut m.g.h
avec g l' accélération gravitationnelle standard à la surface de la terre (qui n' est pas une constante)
Et non pas G la constante de gravitation .

[Pio2001]

Rhaaa ! La boulette !

[papyneo]

Je pense que ma question a été mal posée au début.

Dans le cas de masse, selon newton, la force d'attraction entre 2 masses dépend de la quantité de masse de chaque élément et de la distance entre ces éléments.

Dans la relativité, les masses modifient l'espace temps et c'est la courbure de l'espace temps qui crée une force d'attraction entre les 2 masses.

Pour la terre et la lune, la courbure de l'espace temps est compréhensible. Pour des masses qui se trouvent sur terre (exemples des hommes, des objets...) même si c'est l'énergie potentielle qui se transforme en énergie cinétique en cas de chute, au moment ou l'objet touche le sol, l'énergie cinétique devient nulle. Il reste l'énergie potentielle par rapport au centre de la terre. Est-ce cette énergie là qui maintient l'objet en contact avec le sol et dans ce cas, y-a-t-il une dépense d'énergie pour maintenir cette personne ou bien c'est autre chose?

[jacknicklaus]

en cas de chute, au moment ou l'objet touche le sol, l'énergie cinétique devient nulle. Il reste l'énergie potentielle par rapport au centre de la terre.

l'essentiel de l'énergie cinétique, lors d'un choc au sol (inélastique) , est dissipée sous forme de chaleur.

Il reste l'énergie potentielle par rapport au centre de la terre. Est-ce cette énergie là qui maintient l'objet en contact avec le sol et dans ce cas, y-a-t-il une dépense d'énergie pour maintenir cette personne ou bien c'est autre chose?

energie <==> travail <==> une force et un déplacement dans le sens de la force.
Comme l'objet au sol est par hypothèse immobile, pas de déplacement, donc pas de travail, donc pas d'énergie. La gravitation ne s'use pas.

[invite06459106]

energie <==> travail <==> une force et un déplacement dans le sens de la force.
Comme l'objet au sol est par hypothèse immobile, pas de déplacement, donc pas de travail, donc pas d'énergie. .

Et l'énergie potentielle?

[invite06459106]

Il reste l'énergie potentielle par rapport au centre de la terre. Est-ce cette énergie là qui maintient l'objet en contact avec le sol

Non, mais elle "est là" et se "réactivera" si le sol s'efforndre sous tes pieds.

En fait, la courbure est donnée par la l'énergie-impulsion ( courbure = matière-énergie(TEI), elle est exprimée par le tenseur énergie-impulsion), et dans le TEI il y a "toutes les énergies", potentielle comprise, donc si tu chutes, tu suis la courbure (tu dépenses une partie de l'énergie potentielle donnée par la courbure), quand tu arrives au sol, tu stop cette dépense, et si le sol te dérobes, tu suis à nouveau la courbure).
D'où vient cette énergie? (si c'est bien ta question), de la courbure de l'espace-temps.

[Deedee81]

Salut,

En complément de l'explication de Jacknicklauss, et j'insisterai d'abord sur ce qu'il a dit en détaillant.

- D'un coté on a les forces. On peut les mesurer avec un dynamomètre par exemple. Ou pour la gravitation, on peut utilise un pèse-personne (le poids étant une force)
- D'un autre coté on a l'énergie

Une force n'est pas de l'énergie. Par contre on a plusieurs forme pour l'énergie, sans être exhaustif citons ici :
- l'énergie cinétique : énergie due au mouvement et qu'on perçoit bien lorsqu'on reçoit une balle de tennis en pleine tronche
- l'énergie mécanique ou travail. Cette énergie est due au déplacement d'une force. Si une force F a un point d'application X et que ce point d'application se déplace de la distance D sous l'action de la force, alors il y a un travail fournit de F*D (c'est une relation vectorielle, le signe dépend de la direction du déplacement, et ça peut être nul si le déplacement est perpendiculaire à la force : exemple, une planète en mouvement circulaire, le déplacement est perpendiculaire à la force d'attraction du Soleil).
- l'énergie potentielle est utilisé pour les forces dites conservatrices (gravitation, électrostatique, etc... Mais pas le frottement par exemple) et permet de traduire le travail ci-dessus : le travail fournit ne dépend que du point de départ et d'arrivée ce qu'on traduit par une énergie potentielle. C'est plus facile.

Et donc :

Est-ce cette énergie là qui maintient l'objet en contact avec le sol et dans ce cas

Non, c'est la force gravitationnelle, l'énergie n'intervient pas. Et s'il reste immobile c'est parce que le sol exerce une force opposée (dans de la mousse à raser, des sables mouvants, etc... tu t'enfoncerais). Et comme dit ci-dessus : ça ne bouge pas => pas d'énergie/travail fournit ou dépensé.

Et l'énergie potentielle n'intervient que pour le calcul du travail.

y-a-t-il une dépense d'énergie pour maintenir cette personne ou bien c'est autre chose?

Et donc non, pas de dépense d'énergie et le "autre chose" est juste la force de gravitation et la force de réaction du sol.

P.S. et je propose d'éviter la relativité générale. C'est compliqué, beaucoup plus compliqué, et ici ça n'apporte rien de plus.

[Dynamix]

Et l'énergie potentielle?

Vu qu' elle n' est définie qu' à une constante près , on peut la considérer comme nulle .