Calcul du poids dans l'espace

[Paulnancy]

Bonsoir,

J'aurais une question à poser à propos d'un voyage dans l'espace.
On peut calculer son poids en Newton en faisant le produit de sa masse et de l'énergie potentielle de pesanteur, donc il n'y a aucun problème pour calculer son poids sur Terre ou sur la Lune.
Mais par contre, comment peut-on calculer le poids d'un personne dans l'espace, donc en apesanteur, sachant de cette énergie de pesanteur est nul ?
Si je pouvais avoir une réponse détaillée ça serait parfait. Merci de votre réponse

Paul.

[franckpiton]

Et bien, ton poids est nul !

Non ?

[Aldebaran]

Le poids se calcule uniquement sous l'influence de la pesanteur, c'est une force.

Pour plus de détails :

http://fr.wikipedia.org/wiki/Poids
http://fr.wikipedia.org/wiki/Masse

[Paulnancy]

Donc on ne pourrait calculer son poids dans l'espace ?
N'existerait-il donc aucun moyen, machine pour le calculer ?

[Aldebaran]

Ben non puisque par définition : "Le poids est l'action exercée sur un corps massique au voisinage de la Terre, dont l'intensité et la direction sont égales à celle de la résultante des autres forces appliquées à l'équilibre en son centre de gravité, et de sens opposé."

Par contre dans l'espace tu peux calculer ta masse.

[Paulnancy]

Et donc comment serait-il possible de calculer sa masse dans l'espace ?

[franckpiton]

Avec une centrifugeuse et une balance.

[Victor]

La masse c'est une quantité de matière, tandis que le poids c'est la force que subit cette masse soumisse à une accélération ici accélération de la pesanteur P= M.g plus couramment F= M (gamma)

[Aldebaran]

Tout est marqué dans les liens wiki

[bongo1981]

Je passe une couche de rigueur dans tout ça.

Bonsoir,

J'aurais une question à poser à propos d'un voyage dans l'espace.
On peut calculer son poids en Newton en faisant le produit de sa masse et de l'énergie potentielle de pesanteur,

non pas l'énergie potentielle de pensanteur, mais l'accélération de la pesanteur, qui vaut 9.81 m/s² environ à l'équateur.
Cette accélération dépend du lieu (9.83 m/s² aux pôles, et 9.78 m/s² à l'équateur)

Le poids par définition, c'est la force exercée par la terre sur un objet.

L'énergie potentielle, c'est la quantité d'énergie que tu dois fournir à un objet pour l'emmener d'un endroit à un autre (en fixant le premier endroit comme référence du zéro pour l'énergie potentielle). Cette énergie s'exprime en joule en unité internationale, mais elle peut très bien être exprimé en calorie.
Donc à titre d'exemple, pour soulever la masse d'un objet de 100 gramme, à une hauteur de 1 mètre, il faut fournir environ 1 joule à la surface de la terre.
Pour calculer l'énergie potentielle U d'un objet de masse m à l'altitude h en fixant le zéro de l'énergie potentielle à l'altitude zéro (que tu peux décréter) :
U = mgh
où g est l'accélération de la pesanteur.

donc il n'y a aucun problème pour calculer son poids sur Terre ou sur la Lune.

Pas de problème non plus.

Mais par contre, comment peut-on calculer le poids d'un personne dans l'espace, donc en apesanteur, sachant de cette énergie de pesanteur est nul ?

Et ben il n'y a pas de poids tout simplement parce qu'aucune force n'agit sur l'objet en question, donc le poids est nul, c'est pourquoi tu peux voir les astronautes flotter.

Si je pouvais avoir une réponse détaillée ça serait parfait. Merci de votre réponse

Paul.

[Maulus]

Le poids fait intervenir une accélération.
La gravité est une accélération.
Dans l'espace, la gravité est nul, donc le poids est nul.
Par contre la masse est invariante. Même sans gravité, dans l'espace, tout corps à une inertie à cause de sa masse.

[agathos]

Messagepar Maulus » 03/03/2010 - 15:16:18
Le poids fait intervenir une accélération.
La gravité est une accélération.

Non, la gravité ce n'est pas une accélération, c'est une action à distance qui fait que dans la Nature deux masses s'attirent par une force donnée par la loi de la gravitation exprimée par Newton. f = Gmm'/r2
Une force c'est une action qui est capable de changer l'état de mouvement d'un corps, donc sa vitesse. L'accélération apparait là car elle est la mesure de la variation d'une vitesse. La loi fondamentale de la mécanique dit que force =masse*accélération
Le poids d'un corps c'est, à la surface de la Terre, la mesure de la force d'attraction de la Terre sur ce corps, ou, ce qui est égal, de la force d'attraction de ce corps sur la Terre ! Avec ma masse m = 72 kg, j'attire la Terre à moi avec une force = f= G*72*(masse de la Terre)/r2
où r = le rayon de la Terre = 6378000 m, et G = 6,6742.10-11 N·m2·kg-2 , masse Terre =6 10^24 kg
C'est pour cela que ça n'a pas de sens de parler de son poids dans l'espace.
En revanche on pourrait, par extension parler de son poids à la surface de la Lune = force de gravitation entre la masse de l'individu et celle de la Lune.
Dans tout cela il y a une dramatique confusion de langage qui vient de ce que l'on exprime notre poids en kg, alors que le poids est une force, et le kg est une unité de masse, de quantité de matière !
Je sais, ce n'est pas très facile, j'espère que j'ai été claire.
bien le bonjours à vous qui m'avez lu.

[bongo1981]

Messagepar Maulus » 03/03/2010 - 15:16:18
Le poids fait intervenir une accélération.
La gravité est une accélération.

Non, la gravité ce n'est pas une accélération, c'est une action à distance qui fait que dans la Nature deux masses s'attirent par une force donnée par la loi de la gravitation exprimée par Newton. f = Gmm'/r2
Une force c'est une action qui est capable de changer l'état de mouvement d'un corps, donc sa vitesse. L'accélération apparait là car elle est la mesure de la variation d'une vitesse. La loi fondamentale de la mécanique dit que force =masse*accélération
Le poids d'un corps c'est, à la surface de la Terre, la mesure de la force d'attraction de la Terre sur ce corps, ou, ce qui est égal, de la force d'attraction de ce corps sur la Terre ! Avec ma masse m = 72 kg, j'attire la Terre à moi avec une force = f= G*72*(masse de la Terre)/r2
où r = le rayon de la Terre = 6378000 m, et G = 6,6742.10-11 N·m2·kg-2 , masse Terre =6 10^24 kg
C'est pour cela que ça n'a pas de sens de parler de son poids dans l'espace.

On peut dire que le poids est nul dans l'espace.
Sinon pour la gravitation, il y a plusieurs paradigme :
- c'est effectivement la force qui agit à distance sur un corps massif par un autre corps, cette force est proportionnelle à la masse des deux corps, et inversement proportionnelle au carré de leur distance
- on parle également du champ de gravitation, où l'on peut imaginer une masse test, que l'on place précisément en un endroit, et l'on mesure la force agissant sur ce corps, la valeur de cette force est le champ (et en fait c'est sa valeur en N/kg puisque mesurée pour 1 kg, et cette grandeur est homogène à une accélération). Donc un champ de gravitation est homogène à une accélération (mais il ne faut pas confondre les deux)
- on parle également du principe d'équivalence, et il n'y a qu'un raccourci pour identifier accélération et champ de gravitation (en fait si la charge électrique était proportionnelle à la masse, on identifierait également accélération et champ électrique)
- dernier paradigme, le champ de gravitation est la courbure de l'espace temps.

En revanche on pourrait, par extension parler de son poids à la surface de la Lune = force de gravitation entre la masse de l'individu et celle de la Lune.
Dans tout cela il y a une dramatique confusion de langage qui vient de ce que l'on exprime notre poids en kg, alors que le poids est une force, et le kg est une unité de masse, de quantité de matière !
Je sais, ce n'est pas très facile, j'espère que j'ai été claire.
bien le bonjours à vous qui m'avez lu.

Sinon ch'uis totalement ok.

[passant]

La masse c'est une quantité de matière, tandis que le poids c'est la force que subit cette masse soumisse à une accélération ici accélération de la pesanteur P= M.g plus couramment F= M (gamma)

Si je comprends bien il s'agit de diviser son poids par l'accélération terrestre (environ 9,81 m/s/s) afin de connaître sa masse. Pesant 85Kg j'aurai donc une masse d'environ 8,6. 8,6 une quantité de matière.

Mais, Il y a-t-il un étalon de la masse ?

[Victor]

La masse est en kg l'accélération en m/s² et la force de pesanteur le newton... Soit ta masse de mettons 85 kgs X 9.81m/s²... Ca fait un poids en newtons de 833.85 Newtons... Ce qui corresponds à une force qui te maintient au sol... Il y a un abus de langage à mettre son poids identique à sa masse... Plus classiquement 1 newton c'est la force suffisante pour accélérer de 1m/s² une masse de 1kg.... Ceci dans un système sans frottements comme le vide sans pesanteur

[passant]

La masse est en kg l'accélération en m/s² et la force de pesanteur le newton... Soit ta masse de mettons 85 kgs X 9.81m/s²... Ca fait un poids en newtons de 833.85 Newtons... Ce qui corresponds à une force qui te maintient au sol... Il y a un abus de langage à mettre son poids identique à sa masse... Plus classiquement 1 newton c'est la force suffisante pour accélérer de 1m/s² une masse de 1kg.... Ceci dans un système sans frottements comme le vide sans pesanteur

Ah, c'est donc l'inverse. Il faut multiplier sa masse par l'accélération et ainsi on a son poids permettant de rester au sol. 833.85 Nt.

Je récapitule. Mon soi disant poids sur la bascule, 85kg est en fait ma masse. J'ai une masse de 85Kg, mais 85 Kg au repos ? Si je bouge alors la formule s'applique me semble-t-il : 85kg x 9,81m/s²= 833,85 Nt. Est-ce cela ?

[Victor]

Non l'accélération g= 9.81m/s² c'est seulement si tu tombes dans le vide du genre sans parachute et sans atmosphère... Dans le quotidien la force de pesanteur est compensée par une force de réaction proportionnelle et égale, l'accélération est perçue en voiture quand tu passe de 0km à 100km/h en quelques secondes... dv/dt X M = (gamma) X M = F en newton mais pas le poids

[passant]

Non l'accélération g= 9.81m/s² c'est seulement si tu tombes dans le vide du genre sans parachute et sans atmosphère...

Merci Victor de tes précisions. Je note 3 phases dans ton texte.

Concernant la première phase que je repère. L'accélération dans le vide.

Par exemple une personne se jetant par la fenêtre, la chute est mortelle parce que la force par laquelle la personne est arrêtée par le sol, l'obstacle, dépasse la résistance du corps à une force ?

[Victor]

Lors d'un impact choc entre 2 objets la décélération peut être en effet jusqu'à 10g et ça produit bien une force... c'est en faisant des voitures qui se déforment dans un temps suffisamment long que les constructeurs ont inventé des voitures qui adsorbent mieux les chocs

[passant]

Dans le quotidien la force de pesanteur est compensée par une force de réaction proportionnelle et égale,

Concernant l'absorption des chocs par le vide pour un véhicule j'ai travaillé dessus oui dans les années 60. Les voitures américaines de l'époque servaient de modèles car ces voitures présentaient une sécurité par le vide qu'il y avait entre les masses lourdes et la carrosserie.

La force de réaction à la pesenteur a-t-elle un nom ?

Merci Victor.

[Maulus]

La force de ton pied sur le sol ?
Sinon, c'est la cohésion de la matière au niveau atomique qui s'oppose à la pénétration de ton pied dans le sol.
La matière du sol et celle de ton pied est maintenue cohérente grâce à la force électromagnétique de l'atome.
Ainsi, ton pied ne traverse pas le sol, car au contact de ton pied avec le sol, la force électromagnétique empêche l'un et l'autre de s'interpénétrer.
Sachant que la force électromagnétique est 20 ordres de grandeur (10e20) plus "puissante" que la gravité, il te faudrait poser le pied sur le sol d'une planète 10e20 fois plus massive pour voir ton pied traverser le sol.
Ce qui n'est.... pas possible !

[passant]

La matière du sol et celle de ton pied est maintenue cohérente grâce à la force électromagnétique de l'atome.
Ainsi, ton pied ne traverse pas le sol, car au contact de ton pied avec le sol, la force électromagnétique empêche l'un et l'autre de s'interpénétrer.

Alors là maulus je tombe sur le sol, heureusement qu'il est là, j'étais très loin de penser cela. Qui le sait ?

La force électromagnétique de l'atome empêche le pied de rentrer dans le sol et le sol de rentrer dans le pied. C'est bien cela ? Ouah ! je n'en reviens pas, (pas encore? Où vais-je ?)

J'imagine. On peut penser alors qu'il y aurait une "couche" électromagnétique des atomes entre les pieds et le sol en station debout, puis en position couchée ?

Merci maulus, j'espère ne pas déformer tes précions lesquelles toutefois m'amène à penser à ce dicton :"Qu'est-ce qu'avoir les pieds sur Terre."

[Maulus]

Oui les couches électroniques des molécules composant ton pied et le sol se repoussent par électromagnétisme. C'est comme une gangue d'électrons qui tournent autour de la molécule carbonée qui compose le cuir de ta semelle par exemple. L'électron est une particule élémentaire chargée négativement.
Deux signes moins se repoussent. Et cette force de répulsion est 10e20 fois plus "forte" que la gravité.
CQFD

[passant]

Deux signes moins se repoussent.

Tes précisions maulus me font penser à ce que l'on appelle le solide et le liquide.

Ainsi les molécules composant la matière dite solide seront différentes des molécules de la matière dite liquide. Si concernant la matière dite solide, le solide est l'effet que les électrons se repoussent (même signe moins), concernant la matière liquide il en sera donc autrement. Les électrons que deviennent-ils ? Ils sont de signes contraires ?

Par logique si je suis de signe moins comme le sol, les électrons de la matière liquide seraient de signe plus ?

Peut-on raisonner ainsi ?

[Victor]

Les interactions entre atomes et électrons ont des portée limitées mais c'est surtout leur impénétrabilité qui font la cohésion de la matière... Les gaz ont peu de liaison entre molécule sinon les forces de van der waals... Les liquides ont des liaisons assez lâches pour que les objet puissent les pénétrer... Mais la matière dite solides résiste à la pénétration d'un autre objet de par le fait qu'il ne peut y avoir 2 objet avec les mêmes coordonnées... Ce qui se traduit par le principe d'exclusion de Pauli qui dit que deux objet ne peuvent avoir les mêmes nombre quantique... Ce qui veut dire le fait que tes pieds ne s'enfoncent pas dans la terre et que tu n'es pas un fantôme qui traverse les mur