ISS question sur l’apesanteur

[Daniel1958]

Bonjour

Prenons L’ISS de son point de vue référentiel au niveau de l’apesanteur. C’est facile il y a des êtres humains à bord. Donc l’expérience a de fait été testée et expérimentée
Les cosmonautes sont en apesanteur car ils sont en chute libre vis-à-vis de la terre. Ils flottent dans leur engin.

Mais compte-tenu que cette chute suit une trajectoire orbitale donc courbe, ne devraient-ils pas être « accélérés » et subir l’équivalent gravitationnel.

Subissent-ils cette légère pesanteur, dans ce cas., Ils devraient donc être attirés légèrement dans le sens contraire de leur trajectoire.

Est-ce le cas ???

Cordialement
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[gts2]

Bonjour,

Pourriez-vous préciser : la trajectoire est courbe parce que justement, dans le référentiel terrestre, ils sont accélérés.

[mach3]

En chute libre il n'y a pas d'accélération propre = accélération ressentie.
Chaque particule du corps des astronautes ou de la station ISS vont exactement à la même vitesse et ont exactement la même accélération par rapport au référentiel géocentrique(*), donc les distances entre ces particules sont constantes. Il n'y a donc aucune mesure d'accélération propre ou de ressenti possible, car cela implique des différences d'accélérations entre particules.

Si on veut pinailler, l'ISS n'est pas rigoureusement en chute libre car elle frotte sur l'atmosphère, et l'ISS n'ayant pas une masse nulle, elle exerce sur les astronautes une force gravitationnelle (qu'ils exercent sur elle en retour), et il y a de l'air dans l'habitacle, etc, etc, donc si on cherche on trouvera une accélération riquiqui du fait que la chute d'un astronaute dans l'ISS n'est pas rigoureusement libre.

m@ch3

* : en première approximation, car pour un corps assez gros, il n'y aura pas les mêmes vitesses et accélérations partout et donc déformation, c'est ce qu'on appelle l'effet de marée.

[Daniel1958]

Merci

Je réponds en même temps à Gts2 >>> dans le référentiel de l'ISS.

Sinon merci je comprends l'explication mais je suis dépassé sur le plan formel. Je suis "d'accord" pour enlever atmosphère. En plus on doit être à 330 Km cela doit être un peu marginal. Les effets de marées aussi pour les détecter il faut "à mon avis de gravimètres de qualité.

Tiens comme j'ai un expert une petite question sans doute triviale. Je pense à l'exemple du parachutiste en chute libre et à un observateur qui le voit de la terre. La relativité considère ces deux points de vue égaux. Certes s'est naïf de ma part mais il me semble que ce n'est un point de vue flash.

Sur la durée il y a un qui va se tuer s'il n'a pas de parachute ou qu'il va le sentir lors de son ouverture. Alors que le point de vue de la terre suit dans le "continuum temporel" l'accélération du parachutiste. N'y a-t-il pas un point de vue "plus réaliste"


Cordialement

[A voir en vidéo sur Futura]

[mach3]

Le parachutiste n'est pas en chute libre. Même dans ce qu'on appelle la "chute libre" en sport extrême, il n'y a de chute libre au sens physique du terme (=pas d'autres forces que les forces d'entrainement d'inertie, gravitation y compris) que pendant les premières fractions de seconde du saut, quand on peut encore négliger les frottements avec l'air.

Considérons plutôt l'expérience sur une planète sans atmosphère (ou en considérant qu'on a fait le vide dans un cylindre vertical de plusieurs km de hauteur et qu'un sauteur en scaphandre s'y jette).

En physique classique, on dirait ça :

Dans le référentiel du sol, le sol ne bouge pas car il subit à la fois la force de gravitation et la force de réaction normale due aux forces de pression souterraines, tandis que le chuteur accélère sous l'effet de la force de gravitation non compensée par une force de réaction.
Dans le référentiel du chuteur, on doit expliquer que les objets en chute libre comme le chuteur sont en mouvement rectiligne uniforme malgré la présence de la gravitation en ajoutant à la main une force d'inertie d'entrainement égale mais orientée vers le haut. Cette même force d'inertie d'entrainement explique que le sol accélère vers le haut dans ce référentiel (la somme des forces qui s'y appliquent étant nulles sinon).

En RG, on dirait ça :

Dans le référentiel du chuteur, la physique locale est la même que pour un observateur en mouvement rectiligne uniforme loin de tout champ de gravitation (principe d'équivalence). En particulier, les corps qui ne subissent aucune force sont en mouvement rectiligne uniforme par rapport au chuteur. Le sol accélère vers le haut, et son accélération est due aux forces de pression situées sous le sol (ce qu'on appelle la réaction du sol en physique classique).
Dans le référentiel du sol, la physique locale ne fonctionne que si on ajoute une force d'inertie d'entrainement vers le bas, de la même manière que dans le référentiel d'une fusée en accélération constante, on explique l'accélération des objets vers le "bas" de la fusée (principe d'équivalence, encore). L'accélération du chuteur, alors qu'il n'est soumis à aucune force (la gravitation n'est pas une force en RG), et l'immobilité du sol alors qu'il est soumis à des forces de pression colossales s'explique en ajoutant une force d'inertie d'entrainement dirigée vers le bas.

En RG, la force de gravitation devient une force d'entrainement d'inertie comme les autres (force centrifuge, force de coriolis, etc), on peut l'annuler en choisissant le bon référentiel (celui qui est en chute libre), tout comme on peut annuler les autres forces d'entrainement d'inertie en choisissant un référentiel galiléen en mécanique classique. Par exemple, dans le cas d'un tourniquet on parle de force centrifuge, mais cette force n'a d’intérêt que pour explique les mouvements dans le référentiel du tourniquet, elle est strictement nul dans un référentiel galiléen.

On peut d'ailleurs déjà considérer la gravitation comme un force d'entrainement en mécanique classique et y appliquer pleinement le principe d'équivalence, il suffit de la reformuler correctement (formulation dite de Newton-Cartan) et surprise, l'espace-temps de la mécanique classique est alors courbe !!! La subtilité tient dans la possibilité de choisir ce qui est une géodésique et ce qui n'en est pas une en mécanique classique (alors que c'est imposé par la géométrie en RG) : si on choisit le mouvement rectiligne uniforme comme géodésiques, l'espace-temps classique est plat, et la gravitation est une force, alors que si on choisit la chute libre comme géodésiques, l'espace-temps classique est courbe et la gravitation n'est pas une force (en tout cas pas plus que la force centrifuge ou la force de coriolis).

m@ch3

[Daniel1958]

Dans le référentiel du chuteur, la physique locale est la même que pour un observateur en mouvement rectiligne uniforme loin de tout champ de gravitation (principe d'équivalence). En particulier, les corps qui ne subissent aucune force sont en mouvement rectiligne uniforme par rapport au chuteur. Le sol accélère vers le haut, et son accélération est due aux forces de pression situées sous le sol (ce qu'on appelle la réaction du sol en physique classique).

C'est naïf ce que je vais dire mais c'est une vision de la physique un peu irréaliste. Si je prends un point fixe (virtuel dans l'espace) c'est bien le chuteur qui ne se déplace et pas la terre (on néglige les deux rotations)

l'espace-temps classique est courbe et la gravitation n'est pas une force

Donc les gravitons (vecteurs d'une force) sont une chimère ????.

Cela ne poserait pas un problème avec l'entropie ou la thermodynamique d'utiliser la gravité comme une force attractive alors qu'elle n'en est pas.

Ah je suis tombé sur ça sur Wikipédia
Je vais prendre l’exemple d’un GPS vu de notre point de vue sur le déroulement du temps
Ces deux effets principaux sont modélisés dans la théorie de la relativité :
• la lenteur du temps — de sa mesure — sur un objet ou une horloge atomique se déplaçant à grande vitesse — connue comme dilatation du temps — est théorisée et modélisée dans la théorie de la relativité restreinte;
• la rapidité du temps — de sa mesure — sur un objet ou une horloge atomique situé plus haut dans un même champ gravitationnel correspond à la relativité générale.

Si je ne dis pas de bêtise tout doit plutôt correspondre uniquement à la RG ?


Sinon merci pour le cours de RR et RG. C'est vraiment une forme de pensée à adopter. Cela reste contre-intuitif et vraiment relatif en fonction de chaque point de vue des acteurs. C'est aussi un peu contre le sens commun. Bon c'est incontestable et toujours vérifié

[stefjm]

Un point fixe par rapport à quoi?

[Anathorn]

Un séjour dans l'ISS est la meilleure façon de vieillir moins vite (très peu, à cause de la vitesse relative a la surface terrestre)... mais plus brutalement (bien canardé par des vilaines particules cosmiques).

[Daniel1958]

Oh il y a une micro protection contre les rayonnements pas contre les débris et les micrométéorites. Je pense qu'un voyage dedans dois nous faire remettre les compteurs neuronaux à Zéro, ce doit être fantastique de voir ainsi la terre et amène à plus de sagesse. J'ai entendu qu'au début la gerbe était constante et les toilettes pas vraiment la joie.

[mach3]

C'est naïf ce que je vais dire mais c'est une vision de la physique un peu irréaliste. Si je prends un point fixe (virtuel dans l'espace) c'est bien le chuteur qui ne se déplace et pas la terre (on néglige les deux rotations)

C'est le concept de "point fixe" qui est irréaliste. Ca n'existe pas et c'est impossible à caractériser en plus d'être inutile. En relativité, on compare des mouvements les uns par rapports aux autres, pas par rapport à un "point fixe", et c'est déjà comme ça en relativité galiléenne qui ne nécessite pas d'espace absolu (même si ce n'est pas incompatible).

Si on en juge par les effets physiques, c'est être en chute libre qui est le mouvement "par défaut", avec accélération propre nulle, alors que le mouvement non géodésique (comme celui de la surface terrestre) nécessite une action mécanique et se fait avec accélération propre non nulle.

Donc les gravitons (vecteurs d'une force) sont une chimère ????.

Là on sort de mon domaine de compétence, Deedee aura peut-être un mot à dire la-dessus. A priori ça ne pose pas de problème parce qu'en théorie quantique des champs, on ne s’intéresse plus aux forces, mais aux interactions entre champs quantiques dont les particules sont les excitations élémentaires.

Je vais prendre l’exemple d’un GPS vu de notre point de vue sur le déroulement du temps
Ces deux effets principaux sont modélisés dans la théorie de la relativité :
• la lenteur du temps — de sa mesure — sur un objet ou une horloge atomique se déplaçant à grande vitesse — connue comme dilatation du temps — est théorisée et modélisée dans la théorie de la relativité restreinte;
• la rapidité du temps — de sa mesure — sur un objet ou une horloge atomique situé plus haut dans un même champ gravitationnel correspond à la relativité générale.

Si je ne dis pas de bêtise tout doit plutôt correspondre uniquement à la RG ?

On peut tout calculer en une fois en RG si on veut, sans différencier deux effets, "simple" utilisation de la métrique de Schwarzschild. La simplicité de la situation permet de découper artificiellement entre un effet de base de relativité restreinte (qui normalement n'est utilisable que si l'espace-temps est plat) et un effet spécifique à la relativité générale. Un tel découpage n'est pas toujours possible a priori.

m@ch3

[Daniel1958]

Grand merci

C'est le concept de "point fixe" qui est irréaliste

j'ai essayé car il faut (ou pas) se matérialiser le phénomène qui me semblait alors indécidable (la bagarre entre la fusée et la terre de la vision de qui se déplace). Merci pour la formalisation ("non géodésique"). Cela donne un point (de vue) de référence "mentale".

Merci pour les gravitons car l'affaire semble plus complexe que pour une simple force ou non. Je comprends mieux désormais cette instance au sein des relativistes sur les gravitons.