Gravite | Dr. Goulu

Pourquoi est-ce qu'une force est invisible (électromagnétique, gravité) ?

Sun, 23 Feb 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Parce que nos yeux ont évolué pour nous apporter un maximum d’informations utiles à notre survie, et il se trouve que c’est dans le spectre électromagnétique correspondant au maximum d’émission de notre soleil. Idem pour nos oreilles.

Le reste du spectre électromagnétique n’apporte que peu d’information supplémentaire (sauf peut-être dans l’infrarouge qui serait utile la nuit) et les infimes variations de la gravitation sont négligeables pour envoyer un javelot sur un mammouth. La percevoir ne ferait que du bruit inutile.

Un trou noir peut-il absorber un autre trou noir ?

Tue, 21 Jan 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Un trou noir n’aspire rien du tout. A grande distance il déforme l’espace comme le ferait une étoile de même masse, et “attire” donc n’importe quelle autre objet, trous noirs compris.

Mais les trous noirs sont si petits qu’ils n’ont aucune chance d’entrer en collision frontale. Il se mettent en orbite l’un autour de l’autre en formant un qui émet des ondes gravitationnelles, ce qui rapproche peu à peu les deux objets jusqu’à ce qu’ils fusionnent.

C’est arrivé à , le premier événement de ce genre mesuré par LIGO

L’analyse du signal au travers du décalage vers le rouge présumé a suggéré qu’il a été produit par la fusion de deux avec des masses respectives de 36 et 29 fois celle du Soleil, conduisant à un trou noir post-fusion de 62 masses solaires. La différence d’énergie de 3 masses solaires a été rayonnée sous forme d’ondes gravitationnelles, en accord avec l’ .

Le pic d’énergie rayonnée par l’onde gravitationnelle, d’une puissance d’environ 3,6×10^49 W était supérieur à la puissance lumineuse rayonnée par toutes les étoiles de l’ . a indiqué : « La puissance totale libérée dans les ondes gravitationnelles pendant la brève collision était cinquante fois plus grande que toute la puissance diffusée par toutes les étoiles de l’univers mises ensemble. »

Pendant la durée de 0,2 s du signal détectable, la vitesse tangentielle relative (orbitale) des trous noirs a augmenté de 30 % à 60 % de la . La fréquence orbitale de 75 Hz (la moitié de la fréquence de l’onde gravitationnelle) signifie que les objets orbitaient l’un autour de l’autre à une distance de seulement 350 km avant qu’ils ne fusionnent.

Vous arrivez à imaginer deux choses 30 fois plus massives que le Soleil qui se tournent autour 75 fois par seconde à 350 km de distance ? Bravo !

Mais mon trou noir binaire préféré reste . Un trou noir de 100 millions de masses solaires tourne en 12 ans (moins quelques jours à chaque tour) autour d’un de 17 milliards de masses solaires, le tout à peine plus grand que notre système solaire. Quand le “petit” trou noir traverse le disque d’accrétion du grand, il émet des flashes visibles jusqu’ici, à 3.5 milliards d’année lumière

Et si un astronaute se détache du vaisseau spatial ? N'est-il pas possible que pendant qu'il s'éloigne, il soit capturé par la gravité de la Terre et soit à nouveau en orbite ?

Mon, 30 Sep 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

C’est même un certitude.

un sauteur en hauteur qui franchit une barre à h=2m décolle à $v_0=\sqrt{2.g.h} = 6.32 m/s$

Même en sautant le plus fort possible de son vaisseau spatial, un astronaute n’arrive donc pas au millième de la de la Terre (11.2 km/s), et n’a donc aucune chance de partir dans l’espace comme on le voit dans beaucoup de (mauvais) films.

Idem pour retomber sur Terre, il devrait se pousser dans la direction opposée de l’orbite de son vaisseau à une vitesse significative par rapport à celle-ci (7.66 km/s pour l’ISS)

Donc ce qui va se passer est exactement ce que vous décrivez : l’astronaute va suivre une orbite légèrement différente de celle de son vaisseau. Suivant la direction où il s’est poussé, il sera un peu plus haut, ou un peu plus bas, ou sur une orbite un peu plus elliptique, ou sur une orbite avec un angle très légèrement différent.

Qu'est-ce qui explique que marcher sur la Lune, c'est comme marcher dans une piscine ?

Thu, 29 Aug 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Ce n’est pas du tout le cas. La densité et la viscosité de l’eau freinent les mouvements, ce qui n’est pas le cas dans le vide. On peut éventuellement simuler une gravité réduite voire nulle en équilibrant le poids du scaphandre par la poussée d’Archimède, mais à l’intérieur du scaphandre, l’astronaute ressent une gravité normale.

Le seul moyen de marcher comme sur la Lune sans y aller, c’est de simuler la gravité lunaire dans un avion à vol parabolique, comme le font ces veinards de

Comment calculer l’énergie potentielle de pesanteur d’un solide ?

Thu, 22 Aug 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Un solide ne peut pas avoir d’énergie potentielle à lui tout seul. L’énergie est une grandeur constante pour un système isolé.

L’ vaut E=m.g.h , donc un produit de trois facteurs associés aux trois choses qui forment le “système isolé” correspondant:

la masse m de l’objet
l’accélération de la pesanteur g à la surface du gros objet (en principe la Terre) qui génère un champ de pesanteur
la hauteur h par rapport au point bas où on définit arbitrairement que l’objet a une énergie potentielle nulle.

L’énergie potentielle “d’un caillou” de 1 kg peut donc valoir presque 10 Joule si on le soulève de 1m, 0 quand il tombe au sol, et -10 Joule si il tombe ensuite dans un trou de 1m de profond.

C’est donc vachement important de bien comprendre que :

l’énergie n’est pas un fluide mystérieux stocké dans le caillou, mais juste un nombre qui reste constant lors des transformations du système caillou+Terre
que ce nombre est lié à une référence d’altitude arbitraire : le caillou n’a aucun moyen de “savoir” s’il va tomber de 1m ou de 2 …
que l’énergie potentielle de gravitation est négative par rapport à la référence de l’espace : il faut fournir de l’énergie pour faire sortir le caillou d’un p

Un astronaute d'Apollo 15 a lâché une plume et un marteau. Comment auraient-ils pu tomber tous les deux simultanément s'ils ont des masses différentes ?

Sat, 17 Aug 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Galilée aurait déjà fait l’expérience en 1602 en lâchant du haut de la tour de Pise deux sphères de même diamètre mais de masses différentes (une pleine et une vide)

La gravitation exerce une force proportionnelle à la masse de chacune, mais l’accélération est égale à a=F/m, donc inversement proportionnelle à la masse.

Résultat des courses : accélération identique pour les deux. a=g=9.81 m/s2 pour n’importe quel objet proche de la surface de la Terre, ou 1.62 m/s2 sur la Lune, bien pratique pour l’effet ralenti.

(j’ai enlevé votre “je ne nie pas la science /physique” car c’est une très bonne question qui démontre votre curiosité, c’est très bien, pas la peine de vous excuser)

Comment pèse-t-on la terre sans balance ?

Thu, 15 Aug 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Historiquement on a utilisé 3 méthodes pour déterminer la :

La troisième loi de Kepler permet d’évaluer la masse d’un corps central en connaissant la distance et la période de révolution d’un satellite. Pour la Terre, on a utilisé la Lune. Cette méthode a aussi permis de déterminer la masse de Jupiter, du Soleil, des étoiles autour desquelles on observé des exoplanètes actuellement.
Des pendules. La période d’oscillation d’un pendule dépend de g (9.81 m/s) donc de la masse de la planète
Aujourd’hui on divise la GM par la G. Sa valeur est estimée à 5,9722 × 10^24 . La précision de cette valeur est limitée par celle de G, le produit GM pouvant être déduit des mesures de avec une bien supérieure.

La gravité peut-elle être utilisée comme énergie renouvelable ?

Mon, 22 Jul 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Non. Ou plutôt oui, mais une seule fois.

Dans les usines hydrauliques par exemple, on extrait l’énergie potentielle dans le champ gravitationnel de l’eau qui tombe d’une chute.

Mais ensuite c’est l’énergie reçue du Soleil qui fait remonter l’eau des océans dans les nuages et rend l’hydraulique “renouvelable”.

Fondamentalement, le champ de gravité est un : tout cycle y est à énergie nulle. Ou autrement dit : il faut dépenser autant d’énergie pour remonter un caillou à une hauteur h que ce qu’il restitue en descendant de la hauteur h, quel que soit le moyen de monter ou de descendre.

L'attraction terrestre attire-t-elle toutes sortes de matériaux avec la même force ?

Sun, 07 Jul 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Oui, seule la masse compte. La dit que la force exercée sur le corps $B$ par le corps $A$ est donnée par :

$F_{A/B}=F_{B/A}=G{\frac {M_{A}M_{B}}{d^{2}}}$

$M_{A}$ et $M_{B}$ en kilogramme (kg); d en mètre (m); $F_{A/B}$ et $F_{B/A}$ en newton (N)

où G est la .

On voit que la force est proportionnelle à la masse du corps A (la Terre en l’occurrence) et à celle du corps B.

Vous allez donc immédiatement demander : mais alors pourquoi un objet d’une tonne tombe avec la même vitesse qu’un objet d’un kilo ?

Et ben c’est parce que la force ci-dessus fait accélérer l’objet B, et que son accélération a est proportionnelle à la force, mais inversément proportionnelle à sa masse, appellée dans ce contexte.

Donc la force sur la tonne est 1000x plus forte que sur le kilo, mais comme le kilo accélère “1000x plus facilement”, ils tombent tous les deux avec exactement la même accélération, qui sur Terre vaut les fameux $g=9.81 m/s^2$

voir aussi

Comment fonctionnent les zones sans gravité sur Terre ?

Wed, 19 Jun 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Suite au commentaire de précisant sa question, sur Terre on peut se mettre en état d’

pendant 20 à 25 secondes dans un avion effectuant un (après on vomit…)
pendant 4 ou 5 secondes de chute libre d’une tour ou dans un puits de mine ( voir - ), mais après on meurt lors de la décélération très brutale (20g ou plus)
longtemps dans une piscine à , mais c’est de la triche : la combinaison de l’astronaute ne tombe pas, mais l’astronaute est “en bas” de sa combinaison et la viscosité de l’eau amortit tout mouvement.

Qu'est-ce qui prouve que les murs de Planck soient corrects ?

Sat, 08 Jun 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

La science ne prouve rien, elle décrit “jusqu à preuve du contraire”
Une est bien plus qu’une hypothèse. C’est " un ensemble cohérent d’explications, de notions ou d’idées sur un sujet précis, pouvant inclure des lois et des , induites par l’accumulation de faits provenant de l’ ,"
Le Big Bang et son “mur de Planck” sont induits à partir d’observations : décalage vers le rouge, fond cosmologique et abondance des isotopes en particulier.
On a pas mieux.

La gravité a-t-elle déjà été mesurée expérimentalement entre deux atomes ?

Tue, 04 Jun 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

ce n’est pas possible, car la gravité implique la Terre. Vous voulez sans doute dire “gravitation”
techniquement, on y arrive pas encore .Les problèmes sont:

en pratique on arrive à mesurer G assez bien (10^-4) en laissant tomber des atomes ultrafroids entre des masses et en comparant leur accélération avant et après les masses :

Notes de bas de page

Quel est le plus petit élément pour lequel la gravité a été enregistrée ou observée ?

Tue, 04 Jun 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

L’atome. Il existe de gravimètres qui mesurent g avec une précision de 10^-9 en laissant tomber des atomes ultrafroids

cette mesure est à distinguer de la mesure de la gravitation et de sa constante G.

Notes de bas de page

De quoi dépend la force de gravité ?

Mon, 29 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

a répondu à la question “De quoi dépend la force de la ?”

La ), c’est le cas particulier au voisinage de la surface d’un astre, en général la Terre. Là on obtient:

$F=G{\frac{m.M_{Terre}}{R_{Terre}^{2}}}$

que l’on peut résumer à $F=m.g$ en posant g (petit g !)

$g=G {\frac{M_{Terre}}{R_{Terre}^{2}}} = 9.81 m/s^2$

La gravitése résume donc à une accélération qui dépend de la masse de l’astre et de son rayon seulement.

détails sur

Y a-t-il une loi qui lie la taille/masse moyenne des êtres vivants et la gravité qui s applique sur la planète ?

Fri, 26 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Oui, la loi de la tartine beurrée.

Comme l’a démontré Robert A J Matthews dans un remarquable article qui lui a valu le prix igNobel de Physique en 1996 , la taille des êtres vivants est liée à la gravité, donc à la constante de la gravitation universelle ainsi qu’aux autres constantes fondamentales par une relation qui fait que le “principe de Murphy” qui fait tomber une tartine beurrée du côté beurré est valable partout dans l’Univers !

R A J Matthews “Tumbling toast, Murphy’s Law and the fundamental constants”, 1995, European Journal of Physics, Volume 16, Number 4 ( )

Mais ce que vous cherchez est probablement plutôt décrit dans cet article cité en référence par Matthews, mais dont je n’ai pas (encore) le pdf …

William H. Press “ ”, American Journal of Physics 48, 597 (1980)

Notes de bas de page

Combien pèse un astronaute sur l'orbite de notre planète ?

Thu, 11 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

rien. nada. Les astronautes ne peuvent pas se peser sur une balance dans l’ISS.

Ou alors ils doivent l’utiliser “à l’envers”, en l’appuyant contre les pieds de l’astronaute avec une force F connue, et en mesurant leur accélération a. Comme F=m.a , on a m=F/a .

Remarquez que sur Terre, la balance fait exactement la même chose : on sait que à l’accélération a=9.81 m/s^2, et on mesure la force F avec un ressort dans la balance, et m=F/a aussi.

J'ai lu que la gravité que je sens sous mes pieds est due au déplacement de notre astre dans l'univers ? Est-il possible de trouver une source qui vulgarise ?

Tue, 02 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Vous avez mal lu. La , qui est la “force” d’attraction entre les corps dotés d’une masse. Elle n’a rien à voir avec le mouvement de ces corps.

Ce que vous avez peut-être lu, c’est que la “force” (que j’avais mis entre guillemets exprès) n’en est pas une et que la gravitation peut être décrite par une déformation de l’espace (et du temps) causée par les masses. C’est l’apport de la d’Einstein à la théorie classique de la “force” de Newton.

C’est assez difficile de vous proposer une “source qui vulgarise” sans connaître votre niveau en maths. Essayez cette video pour commencer sur Newton:

et celle-ci sur Albert :

Les objets ne tombent-ils pas plus vite parce qu'ils exercent leur propre gravité ?

Wed, 20 Mar 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

C’est mal formulé, mais oui, et non, et re-oui.

Oui parce que si un objet n’a pas de masse, il ne tombe pas (en tout cas selon Newton) car la force de gravitation est proportionnelle au produit de la masse des deux corps.

Non, parce que c’est la force F qui est proportionnelle aux masses, et que selon Newton toujours, l’accélération d’un corps sous l’effet d’une force est inversément proportionnel à sa masse m (F = m.a implique que a = F/m)

Donc tous les (petits) corps tombent vers un gros de masse M avec la même accélération. Sur Terre, c’est la fameuse g=9.81 m/s^2.

Maintenant, si on veut être précis ou que le corps qui tombe a une masse m qui n’est pas négligeable comparé à M, il faudrait aussi tenir compte du déplacement du corps de masse M (la Terre) vers celui de masse m (le caillou) sous l’effet de la même force F, mais en sens inverse.

De ce point de vue, c’est de nouveau oui : le gros objet tombe plus vite que le petit parce qu’il attire la Terre vers lui.