Gravité et microgravité

[newfrench]

Bonjour,

Ma question est purement theorique et n'est pas réalisable. C'est juste pour une compréhension du phénomène.

On construit sur terre un mat de la même longueur que la hauteur où se trouve un satellite geostationnaire. Je suis debout à la fin du mât et donc comme je suis en contact avec la terre je subit une gravité reduite mais réelle. Le sattelite geostationnaire se trouve à 1 m du mat. Je passe sur le sattelite. A ce moment là, je bascule en microgravité. Est ce exact?
Si c'est le cas, cela veut dire que mes organes internes sur la mât subissais la gravité et dans le sattelite, il ne la subisse plus?
Merci
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[gts2]

Bonjour,

La gravité n'est pas un problème de contact. Elle ne dépend que de la position.

Si votre position est la même que celle du satellite géostationnaire, la gravité sera la même sur votre mat et dans le satellite.

[newfrench]

Il me semblait que la microgravité qui regne dans un sattelite venait du fait que le sattelite tombe mais sa vitesse fait qu'il reste à la même hauteur. Un peu comme un avion qui simule la microgravité. Sur le mat je ne tombe pas vu que je suis en contact avec le mât . Non?

[ThM55]

Pas besoin d'attendre qu'un satellite passe à proximité car si du sommet du mat vous vous laissez tomber dans le vide, vous serez en micro gravité pendant la chute. Ceci évidemment tant que vous êtes vraiment hors de l'atmosphère (par exemple à 400 km).

Pour un parachutiste qui fait de la chute libre, c'est différent parce qu'il le fait dans l'atmosphère: celle-ci exerce une force résistante qui dépend de la vitesse du corps et quand celle-ci est suffisante cette force compense le poids du corps. C'est ce qu'on appelle la vitesse terminale. Quand elle est atteinte, le corps tombe à vitesse constante par rapport à l'atmosphère et au sol, il n'est plus accéléré, et donc il n'est pas en micro-gravité sauf au tout début de la chute. La vitesse terminale pour une chute libre ventrale est atteinte en général en moins de 15 seconde.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gwinver]

Il y a contact et contact.

A la hauteur de l'orbite géostationnaire, on peut être en contact avec le mât, c'est à dire le toucher, mais sans appuyer dessus. Le poids est nul.
On peut aussi dire que plus on monte dans le mât, plus le poids diminue.

Si le mât est prolongé au-delà, le sens de la pesanteur s'inverse et on a "les pieds au plafond", alors le contact avec le mât revient à s'accrocher pour ne pas être éjecté.

[newfrench]

Ma question etait.y at'il une difference de gravite au bout du mat et dans le sattelite

[newfrench]

Un satellite geostationnaire se trouve à environ 35000km de l'équateur. À cette hauteur la gravité est de +/-0,230m/s2. Dans le sattelite c'est 0 m/s2 car on flotte comme dans l'iss. Donc la sensation de gravité devrait etre differente sur le mat et dans le sattelite

[newfrench]

Je voulais dire, l'accélération due à la gravité.

[ThM55]

Oui mais c'est juste parce que vous changez de référentiel. Au sommet du mat vous êtes fixe par rapport à la terre (si j'ai bien compris?). Dans le satellite, pas du tout, vous subissez l'accélération et vous êtes en chute libre (mais avec une composante de vitesse tangentielle qui vous place sur une orbite qui ne conduit pas à un écrasement, du moins pas tout de suite).

[gts2]

À cette hauteur la gravité est de +/-0,230m/s2. Dans le sattelite c'est 0 m/s2 car on flotte comme dans l'iss. Donc la sensation de gravité devrait etre differente sur le mat et dans le sattelite

Non, la gravité (au sens force de gravitation) est la même dans les deux cas, vos 0,23 m/s2 (la distance à la Terre est la même).
Vous parlez en fait de pesanteur et elle est la même là aussi (i.e. nulle) dans les deux cas puisque la position et le mouvement sont identiques et donc on flotte au sommet du mat comme indiqué par @Gwinver message #5.
Les deux (satellite et sommet du mat) se déplacent à une vitesse telle que , donc comme vous le dites vous-même les deux "tombent mais leur vitesse font qu'ils restent à la même hauteur"

[newfrench]

Effectivement, le ressenti serait la pesanteur. Donc sur le mât, si sur terre je pesais 100kg, je peserais 2,3 kg. Sur le satellite je ne ressentirai aucune pesanteur. Donc pour moi, le ressenti serait différent

[gts2]

Sur le mat, vous pèseriez 0 N. Encore une fois vous avez le même mouvement que le satellite et la même position, pourquoi voulez-vous que cela soit différent ?
Et les deux ressentis sont identiques.
Dit en terme de référentiel, ils sont identiques.

[newfrench]

Je m'exprime sûrement mal, n'étant pas scientifique.

Sur terre ou sur le sattelite geostationnaire, la vitesse angulaire est identique. Si je me trouve sur une tour de 100m je peserait 100kgf. A partir d'une tour de combien de hauteur, je peserais 0N? Juste 35000km?

[gts2]

Vous pèserez 0 N dans une tour de hauteur l'altitude d'un satellite géostationnaire soit 35 786 km. Ce n'est pas "à partir de x km" mais "pour la valeur de x km"

Le satellite géostationnaire tourne dans le référentiel géocentrique à la même vitesse que la Terre, la deuxième loi de Newton donne (masse * accélération=force de gravitation)

A cette altitude, dans le référentiel terrestre, la somme des forces (force centrifuge + force de gravitation) est nulle et par définition cette force est le poids.

[Bounoume]

bonjour à vous trois...
ami newfrench, il me semble qu'on a démarré avec des définitions fausses..... sur poids, gravité, loi de gravitation... et qu'on oublie de faire le bilan des forces appliquées à l'objet (toi qui es sur le mât ou dans le satellite)
d'abord le 'poids' apparent d'un objet..... c'est le bilan de forces exercées sur le dit objet, supposé 'immobile'.
déjà cette 'immobilité' est un piège.... en pratique c'est "immobile' dans un référentiel lié à notre bonne planète Terre.....
dans ton cas d'expérience, comme tu es sur le mât (ou dans le satellite géostationnaire) tu es bien 'immobile' par rapport à la Terre, alors que tu tournes autour de son centre, comme elle, en exactement 24 H......
-> c'est donc licite de parler de 'poids' ressenti..... mesuré en Newtons ou kgf....

note d'ailleurs que le dit 'poids' , si il n'est pas nul, il va tendre à provoquer un mouvement (de 'chute') par rapport au référentiel terrestre....référentiel qui, dans la vie courante, est souvent le bon plancher des vaches

ce 'poids' est la SOMME géométrique de la 'force' d'attraction de la pesanteur (entre la masse de ton corps et la masse de la Terre) ET de la force centrifuge issue de ... l'accélération du mouvement circulaire de toi, qui, en suivant la rotation terrestre, tourne autour du centre de la Terre en 24 heures.... et cette force centrifuge, faible à la surface terrestre, augmente quand on monte en altitude (h++ ) !


avec ça, tu peux saisir le sens de la démonstration de gts2 ......

Vous pèserez 0 N dans une tour de hauteur l'altitude d'un satellite géostationnaire soit 35 786 km. Ce n'est pas "à partir de x km" mais "pour la valeur de x km"

Le satellite géostationnaire tourne dans le référentiel géocentrique à la même vitesse angulaire que la Terre, la deuxième loi de Newton donne (masse * accélération=force de gravitation)

A cette altitude, dans le référentiel terrestre, la somme des forces (force centrifuge + force de gravitation) est nulle et par définition cette force est le poids.

par contre oublie cette histoire foireuse de 'microgravité'....

Il me semblait que la microgravité qui règne dans un satellite

c'est seulement la force de gravitation ordinaire.... mais réduite parce qu'elle s'exerce loin ou très loin du centre de la masse terrestre: (R+h ) est très grand.....



à bientôt

[mach3]

Histoire d'en rajouter une couche :

On construit sur terre un mat de la même longueur que la hauteur où se trouve un satellite geostationnaire. Je suis debout à la fin du mât et donc comme je suis en contact avec la terre je subit une gravité reduite mais réelle.

Le champ de gravité est en effet une quarantaine de fois plus faible à 36 000 km d'altitude qu'au sol, mais ce n'est pas la gravité qui est subie, mais la pesanteur. Immobile par rapport au bout du mat, qu'on le touche ou pas, la pesanteur subie est ZERO.

Le sattelite geostationnaire se trouve à 1 m du mat. Je passe sur le sattelite. A ce moment là, je bascule en microgravité. Est ce exact?

Non, c'est faux, et le terme "microgravité" n'est pas adéquat. "micropesanteur à la rigueur", mais "microgravité", bien que très utilisé dans ce type de situation, même par des professionnels, ne fait pas sens (elle fait sens dans d'autres situations). Il y a hélas souvent un flou dans le vocabulaire, en français comme en anglais.

Il y a deux notions à bien distinguer :

-La pesanteur, liée à l'accélération propre qui est ce que mesure un accéléromètre et ce que ressent un observateur. Elle est principalement lié au type de mouvement de l'accéléromètre ou de l'observateur. Elle n'est liée au lieu où ils se trouvent que de façon secondaire uniquement : quelque soit le lieu, il y a des mouvements qui permettent une pesanteur nulle, ceux dit de "chute libre" (et pour chaque valeur de pesanteur il y a des mouvements qui correspondent)

-La gravitation due à la présence de masses. Sans gravitation, les mouvements de chute libre sont les mouvements rectilignes uniformes, mais quand il y a un champ de gravitation, ce sont des mouvements variés spécifiques (mouvement balistique, mouvement orbital, etc) : tout ce qui n'est pas en mouvement de chute libre subit alors une pesanteur dépendant de "l'écart" avec un mouvement de chute libre (qui est égale au champ de gravitation dans le cas de l'immobilité par rapport au centre de l'astre).

Un satellite en mouvement orbital (géostationnaire ou non) est en chute libre (mis à part le cas des orbites très basses à quelques centaines de kilomètres d'altitude où le frottement avec l'atmosphère peut encore être significatif, il n'y a que la gravitation qui agit). Pas de pesanteur. Etre immobile par rapport à lui, qu'on le touche ou pas, qu'on touche le sommet d'un mat immobile par rapport à lui ou pas, si on est à la même altitude que le satellite on est nous-même en mouvement orbital (seule la gravitation agit), donc en chute libre, donc pas de pesanteur non plus.

Il me semblait que la microgravité qui regne dans un sattelite venait du fait que le sattelite tombe mais sa vitesse fait qu'il reste à la même hauteur. Un peu comme un avion qui simule la microgravité.

C'est l'apesanteur qui règne dans un satellite en orbite, pas la "microgravité", et ce n'est pas lié au fait qu'il reste à la même hauteur : il y aussi de l'apesanteur pour les satellites en orbites elliptiques. La seule cause c'est que le satellite n'est soumis qu'à la gravitation, qu'il est en chute libre.
Les avions zero-G suivent une trajectoire parabolique spécifique correspondant justement à la chute libre afin que l'apesanteur règne dans leur cockpit.

m@ch3

[newfrench]

Merci beaucoup pour ces éclaircissements. Je n'avais pas les bonnes bases pour pouvoir le comprendre à la base

[newfrench]

Je viens de poser la même question à chatgpt pour voir ce que l'ia va répondre. Apparemment, il a une reflexion qui n'est pas juste, preuve qu'il ne faut pas prendre à la lettre ses réponses.

Voici sa réponse :
Contexte : Être "sur un mât" vs. être "dans un satellite"

1. Sur un mât (immobile par rapport à la Terre)
Tu es fixé à une tour rigide qui tourne avec la Terre à 35 786 km d’altitude.


2. Dans un satellite géostationnaire
Tu es en orbite, donc en chute libre permanente autour de la Terre, mais tu tournes à la même vitesse angulaire que la Terre, donc tu sembles immobile par rapport au sol.



Ces deux cas ont la même vitesse de rotation angulaire, donc dans le référentiel terrestre, ils paraissent identiques. Mais physiquement, ils ne le sont pas.


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�� Ce qui change : Le type de force qui te maintient à cette altitude

�� Dans le satellite :

Tu es en chute libre orbitale.

Il n’y a aucune force de contact qui t’empêche de "tomber" — et tu "flottes".

Tu ressens zéro force sur ton corps → apesanteur réelle.


�� Sur le mât :

Tu n’es pas en chute libre.

La gravité t’attire vers le centre de la Terre, mais tu ne tombes pas, car le mât te pousse vers l’extérieur (vers le haut) → c’est une force normale (comme quand tu es sur le sol).

Cette force, c’est en fait la force centrifuge "vue" dans le référentiel terrestre, mais en réalité, c’est une force réelle de compression exercée par la tour.


➡️ Donc tu ressens une pression vers le haut exercée par la tour : tu ne flottes pas totalement.
Tu ressens un poids apparent nul seulement dans le référentiel terrestre tournant (fictif). Mais dans le référentiel inertiel, tu subis une force de contact.


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⚖️ Conclusion :

Situation Ressenti réel Poids apparent dans référentiel terrestre

Satellite géostationnaire Aucune force → tu flottes Zéro
En haut d’un mât à 35 786 km Force de contact du mât Zéro


�� Tu flottes dans un satellite, mais tu ne flottes pas vraiment sur un mât : tu ressens la poussée du mât sur toi, même si ton poids apparent est nul dans le référentiel terrestre.

[mach3]

comme quoi il vaut mieux demander à un humain qui comprend qu'à une machine. La conclusion est d'une absurdité...

m@ch3