Propulser un objet à 90% de la vitesse de la lumière

[Emilioberto]

Bonjour,

Alors que je m'ennuyais, je me suis dis que ça serait "amusant" de savoir l'énergie nécessaire à un corps de 100kg pour être propulsé à 90% de la vitesse de la lumière.
J'ai donc utilisé l'équation suivante :

Cependant, en admettant que la vitesse de la lumière dans le vide est de 300 000 000 m/s et en adaptant mon pourcentage au même titre, j'ai trouvé une énergie d'environs 1,165.10^19J
Etant donné mon faible niveau en physique, je doute que ce résultat soit correcte quand je le compare à l'énergie de la Tsar Bomba qui est d'environs 2,1.10^17J
Est-ce la formule qui n'est pas apropriée ? Ou alors des simplifications trop grossières ?

Je m'en remets à vous,

Emilio.
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[obi76]

Bonjour,

c'est bien ça... comme quoi Star Trek c'est pas encore pour demain

[Emilioberto]

Merci beaucoup pour votre réponse !

[stefjm]

c'est bien ça... comme quoi Star Trek c'est pas encore pour demain

La vitesse lumière est interdite, c'est bien pour cela qu'il faut la dépasser sans passer par cette vitesse.
La continuité est un leurre.

[A voir en vidéo sur Futura]

[obi76]

La vitesse lumière est interdite, c'est bien pour cela qu'il faut la dépasser sans passer par cette vitesse.
La continuité est un leurre.

Merci, j'étais au courant. Une suggestion pour ce-faire ?

[stefjm]

Ben faut pas demander...

[Deedee81]

Salut,

Ben faut pas demander...

Fallait mettre un smiley.

[invite7a0a8d2e]

Question bête.
Cette énergie n'est-elle pas juste particulière et relative au point de départ du mobile ?
Ce serait alors l'énergie que la station de lancement récupérerait au point d'impact si le mobile venait à faire demi-tour (genre ici 100 fois la Tsar Bomb)
Donc pour aller à 90% de la vitesse de la lumière à moindre frais, ne suffirait-il pas de partir d'une station de lancement elle-même mobile, genre qui va à 100000 km/s ?

Ou alors il y aurait une manière indépendante de tout référentiel (ou alors pire encore, un référentiel particulier) pour calculer la vitesse d'un mobile dans l'Univers ?

Vous me direz que pour connaitre sa vitesse, il suffirait de voir combien on dépense d'énergie pour connaitre sa vitesse actuelle à partir du mobile.
Par contre, s'il est propulsé de manière externe (sinon sa masse va diminuer vu qu'on ne sait pas propulser autrement que par éjection cinétique...) on est d'accord que l'énergie du laser propulsif va avoir de moins en moins d'effet au fur et à mesure que le mobile prend de la vitesse.

[obi76]

Vitesse relativiste ou pas, et peu importe le référentiel, l'énergie se conserve...

[Deedee81]

On pourrait imaginer en effet un freinage par récupération.... les trains ont bien ça. Sauf que les trains sont.... sur des rails.

Une fusée doit accélérer en éjectant un gaz (ou autre) a grande vitesse. On peut bien sûr imaginer un système très efficace. Mais il reste que cette partie éjectée n'emporte pas que de la masse et de la quantité de mouvement.... mais aussi de l'énergie. Et c'est rédhibitoire.

Il y a deux manières de voyager loin (dans les étoiles) : en prenant son temps (arches stellaires). Ou en dépensant une énergie phénoménale (en imaginant un système parfait et idéal j'avais calculé que pour un voyage raisonnable en aller-simple il fallait un réserver quelque dizaines de milliers de fois plus gros que la charge utile). Ce point ennuyant étant très souvent escamoté dans la vulgarisation (et la science-fiction).

Comme tu l'indiques, une propulsion externe avec un laser (ou un faisceau de particules) n'a pas ce soucis (ou du moins, le réservoir en question peut rester sur Terre ). Mais même les meilleurs lasers ne sont pas strictement rectiligne. Typiquement, il s'évase de plusieurs centaine de mètres sur un million de km. Et évidemment, c'est bézef par rapport à ce dont on aurait besoin. On pourrait sans doute améliorer en fabriquant une cavité laser de plusieurs milliers de km de long (c'est ça le facteur crucial). Mais ça resterait très insuffisant pour de l'interstellaire.

Bref, on n'est pas prêt d'aller dire bonjour à nos voisins des étoles

[pm42]

Donc pour aller à 90% de la vitesse de la lumière à moindre frais, ne suffirait-il pas de partir d'une station de lancement elle-même mobile, genre qui va à 100000 km/s ?

Et l'énergie pour lancer la dite station à cette vitesse, elle vient d'où ?
Est ce qu'on laisse la station vivre sa vie indépendamment parce qu'alors, elle ne peut plus vraiment faire d'échanges avec la Terre.

Et vu que les formules relativistes ne sont pas linéaires, est ce qu'on gagne tant que ça ?

Ou alors il y aurait une manière indépendante de tout référentiel (ou alors pire encore, un référentiel particulier) pour calculer la vitesse d'un mobile dans l'Univers ?

Oui, le sujet a en effet été abordé souvent ici mais ce n'est pas le sujet. On parle d'un point de vue pratique et votre idée ne l'est pas dans aucun scénario.

[invite7a0a8d2e]

Comme tu l'indiques, une propulsion externe avec un laser (ou un faisceau de particules) n'a pas ce soucis (ou du moins, le réservoir en question peut rester sur Terre ). Mais même les meilleurs lasers ne sont pas strictement rectiligne. Typiquement, il s'évase de plusieurs centaine de mètres sur un million de km. Et évidemment, c'est bézef par rapport à ce dont on aurait besoin. On pourrait sans doute améliorer en fabriquant une cavité laser de plusieurs milliers de km de long (c'est ça le facteur crucial). Mais ça resterait très insuffisant pour de l'interstellaire.

Par exemple, mais le point qui parait le plus rédhibitoire (pour atteindre comme dit la vitesse de 90% de C), c'est que la poussée du laser diminue d'autant plus que l'objet s'éloigne vite (ou alors je me trompe sur ce point ?) .
Je me demandais du coup si cette énergie supplémentaire qu'il faudrait employer (pour contrebalancer l'effet Doppler si je puis dire) est inclue dans l'énergie théoriquement (calculée plus haut, 100x Tsar Bomb) nécessaire à propulser le mobile, ou alors l'énergie nécessaire est encore bien plus grande si on devait faire appel à une propulsion laser...

[Deedee81]

Et vu que les formules relativistes ne sont pas linéaires, est ce qu'on gagne tant que ça ?

Pas tant que ça en effet. Et ce n'est même pas que la RR. L'énergie cinétique classique non plus n'est pas linéaire (en la vitesse).

[invite7a0a8d2e]

Et l'énergie pour lancer la dite station à cette vitesse, elle vient d'où ?

Vous pensez que a² + b² = (a+b)² ???

Et vu que les formules relativistes ne sont pas linéaires, est ce qu'on gagne tant que ça ?

Ben justement, on gagne à max, vu que "l'effet relativiste" est censé se produire (ne plus être négligeable) vers 90% et c'est le but du lancement à cette vitesse (bénéficier de la contraction de la durée du voyage, bref).

Oui, le sujet a en effet été abordé souvent ici mais ce n'est pas le sujet. On parle d'un point de vue pratique et votre idée ne l'est pas dans aucun scénario.

C'est tout le contraire...
Ici, l'énergie dans le message #1 est abordée d'un point de vue théorique.

[pm42]

Vous pensez que a² + b² = (a+b)² ???

La réponse n'a rien à voir avec la question. D'où vient l'énergie pour propulser une station de lancement, donc lourde, à 1/3 de la vitesse de la lumière ?

Ben justement, on gagne à max, vu que "l'effet relativiste" est censé se produire (ne plus être négligeable) vers 90%

Absolument pas, les effets relativistes se produisent bien avant mais cela ne répond à aucune des questions.
Au passage, on peut en ajouter une autre : que se passe t-il quand un object se déplace à 100 000 km/s dans le "vide spatial" ? On découvre qu'il n'est pas si vide que cela.

[Deedee81]

la poussée du laser diminue d'autant plus que l'objet s'éloigne vite (ou alors je me trompe sur ce point ?)

Non c'est correct mais ce problème se produit aussi avec la propulsion ordinaire. Mais ici c'est en effet pire. Bon, de toute façon, comme ça ne marche que pour aller faire coucou un peu plus loin que la Lune, on ne risque pas de rencontrer le problème. Je ne vois pas ce qui est plus rédhibitoire qu'un faisceau tellement élargi qu'il n'y a plus rien pour pousser. On s'en fout si l'efficacité est moins bonne si de toute façon il n'y a plus rien pour pousser.

C'est comme si tu avais une allimentation en eau chaude, qu'à un moment donné il n'y a plus d'eau et que tu disais, "oui il y a plus d'eau mais le plus rédhibitoire c'est qu'elle est froide"

Les autres soucis ont été relevé par pm42

On découvre qu'il n'est pas si vide que cela.

Ca c'est un autre soucis (je voudrais pas être dans la fusée )
(EDIT également souvent zapé par la vulgarisation et la SF. Bon de toute façon dans la SF ils peuvent "arrêter" leur vaisseau, ça c'est un truc qui m'ENERVE quand je regarde star trek )

[invite7a0a8d2e]

Non c'est correct mais ce problème se produit aussi avec la propulsion ordinaire. Mais ici c'est en effet pire. Bon, de toute façon, comme ça ne marche que pour aller faire coucou un peu plus loin que la Lune, on ne risque pas de rencontrer le problème. Je ne vois pas ce qui est plus rédhibitoire qu'un faisceau tellement élargi qu'il n'y a plus rien pour pousser. On s'en fout si l'efficacité est moins bonne si de toute façon il n'y a plus rien pour pousser.

Mais si...

C'est comme si tu avais une allimentation en eau chaude, qu'à un moment donné il n'y a plus d'eau et que tu disais, "oui il y a plus d'eau mais le plus rédhibitoire c'est qu'elle est froide"

Mais il y a encore plein d'eau !

Vous partez du principe que la propulsion externe devrait se faire sur toute la durée du trajet.
Donc un laser qui va très très loin.
Mais non, on reprend ici simplement l'énergie de 100 x la Tsar Bomb, calculée précédemment, et on l'applique sur un trajet limité, comme jusqu'à la Lune, l'accélération se fera alors sur un trajet très court.
Et donc là, vous aurez aussi le problème de la vitesse d'éloignement qui empêche la poussée, que ce soit sur 10m , sur 1km ou 1000km, c'est le même problème.

Donc, requestion...
Pensez-vous que la limitation du à cet "effet Doppler" doit être incluse dans la valeur théorique de l'énergie à appliquer pour atteindre les 90% pour le mobile de 100kg, soiit 100x l'énergie le la Tsar Bomb.
Ou alors, il faudrait encore bien plus d'énergie que celle de la Tsar Bomb et la théorie n'est que pure théorie (donc de l'eau chaude sans eau .... ) ?

[pm42]

Mais si...

L'argument est impressionnant mais mériterait peut-être d'être détaillé un peu ?

Mais non, on reprend ici simplement l'énergie de 100 x la Tsar Bomb, calculée précédemment, et on l'applique sur un trajet limité, comme jusqu'à la Lune, l'accélération se fera alors sur un trajet très court.

Ce qui ne marche pas avec un laser pour plein de raisons mais vu que le fil est dans le "yakafokon" et "je vais vous expliquer comment propulser à des vitesses relativistes en n'ayant aucune idée de la physique derrière et sans avoir lu les dizaines de fils sur le sujet", je vais arrêter là et laisser Saint Deedee81 faire preuve de sa patience légendaire

[Deedee81]

EDIT croisement, je répondais à Brainman
Holà, fait le calcul : de combien arriverais-tu à pousser un vaisseau avec disons un laser mégajoule ou même l'énergie d'une tsar bomba. Disons sur 1000 km (au delà ça faiblit nettement). EDIT un vaisseau de disons une tonne (faut au moins ça pour y mettre quelque chose d'utile)

Calcule aussi l'accélération pour voir si tu ne vas pas tuer tout le monde.

Partant d'une question on a dérivé dans la SF de très mauvaise qualité. Je ne répondrai donc pas à ta dernière question, : fait le calcul. Et si tu ne sais pas le faire et bien, tant pis.
EDIT croesement, ce que je viens de dire est équivalent au yakafokon et c'est là qu'on voit que Saint Didier commence à fatiguer

EDITbis on a quelque chose de plus efficace (pas de Doppler là) avec la propulsion ionique (presque aussi bon que le laser pour le coup) et si la poussée spécifique est excellente (c'est hyper rentable comme méthode) ça pousse très faiblement et sur de longues distances. Mais celui qui veut en être sûr n'a qu'à calculer et donc se servir de son brain (man ?)

[Amanuensis]

c'est que la poussée du laser diminue d'autant plus que l'objet s'éloigne vite (ou alors je me trompe sur ce point ?) .

Oui, vous vous trompez.

Une force (et la poussée est une force) est une quantité relative, dépendant du référentiel. Comme choisir un corps distant (comme le corps d'origine) comme référentiel est arbitraire et sans grand sens (1), la poussée se calcule dans le référentiel où l'objet est immobile, soit à vitesse nulle. Et dans ce cas la poussée du laser est constante. (Et cela correspond à la l'accélération propre fois la masse de l'objet.)

(1) À moins d'avoir une raison donnant un sens à ce choix...

[Faut pas mélanger ce qui se passe pour l'objet (comme la poussée) et ce qu'observe et modélise un observateur distant.]

[invite7a0a8d2e]

EDIT croisement, je répondais à Brainman
Holà, fait le calcul : de combien arriverais-tu à pousser un vaisseau avec disons un laser mégajoule ou même l'énergie d'une tsar bomba.

Houla !
On est déjà en train de parler de vaisseau là ?
Non, c'est un mobile d'une masse de 100kg.

Disons sur 1000 km (au delà ça faiblit nettement). EDIT un vaisseau de disons une tonne (faut au moins ça pour y mettre quelque chose d'utile)

Non, un mobile de 100kg, relisez l'énoncé.
Et pourquoi donc "ça faiblirait nettement" ???
Je vous ai proposé une propulsion sur 10m ou 1km, 1km ça devrait aller, non ?
Ça faiblit selon l'augmentation de la taille du faisceau, c'est un laser...
Et dites-moi, ôtez-moi d'un doute... un laser dans le vide, "ça se disperse" ou pas ?
Donc voila, sur 1km, un laser qui reste cohérent, peut-être a-t-il même un diamètre initial de 100m je ne sais pas.. et c'est tout.

Calcule aussi l'accélération pour voir si tu ne vas pas tuer tout le monde.

Mais qu'est-ce que cette idée de mettre un pauv gars dans un truc accéléré à cette vitesse ???? *
Non, un mobile, point.

EDITbis on a quelque chose de plus efficace (pas de Doppler là) avec la propulsion ionique (presque aussi bon que le laser pour le coup) et si la poussée spécifique est excellente (c'est hyper rentable comme méthode) ça pousse très faiblement et sur de longues distances. Mais celui qui veut en être sûr n'a qu'à calculer et donc se servir de son brain (man ?)

Non, moi c'est rainMan, le B c'est moi qui l'ai rajouté...

[invite7a0a8d2e]

Oui, vous vous trompez.

Oui, selon un certain point de vue, je me trompe, on est d'accord.
(Ouf, quelqu'un qui a commencé à comprendre "le paradoxe" ).

[Faut pas mélanger ce qui se passe pour l'objet (comme la poussée) et ce qu'observe et modélise un observateur distant.]

Justement, c'est le point de détail que je pointais.
Pour l'observateur local, sa vitesse est comme rien.

Mais... et c'est un peu la réalité qui rattrape la théorie si je puis dire, on est bien d'accord que "les particules en suspension" dans l'espace sont ce qui définissent le référentiel, "la vitesse 0" ?
Ce qui empêche le mobile d'atteindre C, ce n'est pas la vitesse virtuelle relativement à son point de départ, mais l'espace lui-même, "immobile". (Ça a été suggéré dans les réponses et je suis d'accord).

[Deedee81]

Bon, j'arrête la fête du slip, je quitte cette discussion (y avait longtemps que je voulais la placer celle-là )

[pm42]

Bon, j'arrête la fête du slip, je quitte cette discussion (y avait longtemps que je voulais la placer celle-là )

J'écris au Pape pour demander à ce que tu sois dé-canonisé
Ceci dit, effectivement, on est dans la théorie perso à 100% (en étant gentil).

[obi76]

Bon, ça suffit. la réponse a été donnée, si Emilioberto souhaite rouvrir pas de soucis.

[Amanuensis]

Réponse à Brainman, message https://forums.futura-sciences.com/p...ml#post6791701

Pour l'observateur local, sa vitesse est comme rien.

Oui et non. Sa vitesse est toujours nulle, pas celle d'autres objets de l'Univers, dont les poussières. On pense toujours la vitesse en fonction de l'environnement direct, en l'inversant (vitesse d'une voiture par rapport à la route, par exemple). On prend pour "sa vitesse" la vitesse de l'environnement par rapport à soi.

Mais... et c'est un peu la réalité qui rattrape la théorie si je puis dire, on est bien d'accord que "les particules en suspension" dans l'espace sont ce qui définissent le référentiel, "la vitesse 0" ?

Non, elle ne définissent rien d'autre que ce qu'elles font. On peut les prendre comme référentiel (en moyenne ?), mais elles ne définissent pas une "vitesse 0". Il n'y a pas de "vitesse 0", il n'y a que des vitesses relatives.

(C'est pour ce point là que je réponds au message.)

Ce qui empêche le mobile d'atteindre C, ce n'est pas la vitesse virtuelle relativement à son point de départ, mais l'espace lui-même, "immobile".

Non, pas du tout. C'est une grosse erreur conceptuelle. L'espace n'a aucun effet, ce n'est qu'un outil de calcul, un arrière-plan. D'une certaine manière l'espace n'a aucune réalité (1). À l'opposé, il n'y a pas de "vitesse virtuelle", il n'y a que des vitesses réelles mais relatives. La vitesse relativement à son point de départ est tout aussi réelle que toute autre vitesse.

Ce qui peut ralentir et empêcher d'accélérer toujours et encore, c'est la résistance des poussières, les chocs de ces poussières sur l'objet. C'est local, et cela peut aller jusqu'à compenser la poussée. C'est la somme poussée + "frottements" dus au poussière qui va déterminer l'accélération propre. L'espace n'a aucune réalité, mais les poussières en ont une !

(1) La "réalité", c'est le contenu. La matière, les champs comme le champ électro-magnétique ou le champ des énergies-implusions. Les référentiels se construisent sur cette réalité. Le contenant n'est rien, ce n'est qu'un artifice mental pour parler des relations entre les différents contenus.