J'ai une série de question de physique à poser à nos amis scientifiques !
Ce sont des réelles questions, ca signifie que je ne connais pas les réponses, je vous demande de m'éclairer au cas où je participe à qui veut gagner des millions.


Pour toutes ces questions, nous prendrons toujours ces mêmes conditions :
- Pesanteur terrestre
- Pas beaucoup de vent.

1. Je place une plume et une boule de bowling à 400m au dessus du sol. Je les lâche dans l'atmosphère. Laquelle arrive en premier sur le sol ?

2. Je place une balle de billard et une boule de bowling à 400m au dessus du sol. Je les lâche dans l'atmosphère. Laquelle arrive en premier sur le sol ?

3a. Je place une plume et une boule de bowling à 400m du sol dans un tube de vide simulé (on va dire qu'on est capable de construire un tube géant de 6 metres de diamètre sur 400 m de haut, et de simuler du vide total). Je les lâche. Laquelle arrive en premier sur le sol (le fond du tube) ?

3b. Admettons que ces deux objets soient jetés dans du vide total à 2km au dessus du sol, atteigneront-ils une vitesse maximum au cours de leur chute ? L'atteigneront-ils au même moment ?



Voilà merci d'avance pour vos réponses :)

non

Sauf que euh, justement, le postulat de plusieurs de théories (dont la gravitation quantique à boucles) est bel est bien que l'espace est discret et non continu. Pour la suite de ces théories, ça va être comme pour le boson de Higgs : on verra bien ce que donnera l'holomètre du Fermilab.

C'est une convention pour simplifier les calculs à l'heure actuelle. Cela ne correspond en rien à une réalité physique à priori.


Darkent le problème de ta question 3b) vient peut-être de sa formulation avant tout. Qu'est ce que tu entends par "atteigneront-ils une vitesse maximum" ?

Tu sous-entends que chaque objet aurait une vitesse limite maximale qu'il ne peut dépasser quelque soit le contexte ou tu veux dire autre chose ?

Ouais enfin pour le coup t'es quand même un peu hardi quand tu affirmes que l'univers est continu et que je dis de la merde en prétendant que l'univers est discret : d'une part parce que c'était envoyé sous forme de boutade, ensuite parce que je parle bien d'échelle de Planck (merci donc de ne pas extraire ce que je dis de son contexte), et enfin parce que la définition-même d'un quantum, c'est d'être une unité indivisible.

C'est très exactement ça. Je parlais donc d'une vitesse "limite", une vitesse que ces objets ne pourraient pas dépasser.

Si j'ai bien compris vos réponses, à partir du moment où ces objets sont attirés par la terre, toujours dans des conditions de vide total, peu importe la distance qui les sépare de la terre, ces objets verront leur vitesse augmenter au fur et à mesure qu'ils atteignent la surface de la terre.

Étonnant.


Maintenant l'autre question qui me vient à la tête : Est-ce que les deux objets auraient la même accélération si ils avaient des masses très différentes ?
Comme par exemple une plume et une Tour Effeil en Plomb ?
Ou une plume et la planète Mars ?

En gros, est-ce que la masse de ces objets compte dans leur accélération ?



Autre question un peu plus technique : Comment le Faucon Pelerin arrive-t-il à nous dépasser en Chute Libre ? Même quand on ne met pas son corps en opposition par rapport aux frottements du vent ?

Ta reformulation ne signifie pas la même chose que ta question initiale.
La réponse a ta première question est : Non il n'y a pas de vitesse maximale.
La réponse à ta reformulation est oui il y a une vitesse que ces objets ne pourront pas dépasser.
On appelle ça un supremum une valeur que l'on ne peut pas atteindre mais dont on peut se rapprocher indéfiniment. Il s'agit ici de la vitesse de la lumière.




Non ceci est faux.




La réponse est oui malgré ce que peut affirmer la formule vu en 1ère S car elle aussi a ses limites.

Je clarifie. En fait à partir d'une certaine distance, ton objet restera en orbite et donc ne verra pas sa vitesse augmenter. En revanche si il tombe, alors oui.

Tu vois bien que y'a pas m dans la formule, juste g et h. Donc à vitesse initiale nulle, seuls comptent la masse de l'attracteur (inclue dans g) et la distance entre celui-ci et le corps en déplacement.

Sinon, le pélerin ne fait "que" ~350 km/h en piqué. Baumgartner a dépassé la vitesse du son en chute libre.

Je sais bien. Mais la réponse à sa question est quand même oui.

En réalité la bonne formule fait intervenir la masse des deux objets. En fait Chaque objet exerce une force gravitationnelle sur ce qui l'entoure et attire ce qui est autour de lui. A l'échelle macroscopique on le néglige car oui la gravitation qu'exerce la boule de bowling sur la terre est extrêmement négligeable mais darkent est aller jusqu'à prendre la planète Mars pour exemple, et là ça change tout. Mars "tombera" plus vite vers la Terre qu'une plume car dans cette simulation Mars attirera de manière absolument non-négligeable la Terre vers elle.

Rhalala, il faut que je formule très précisément avec toi !!!! Même quand vous avez compris ce que je veux dire, mais peu importe :

La vraie question c'est : Existe-t-il une vitesse qu'un objet peut atteindre sans jamais la dépasser ?

Par exemple un courreur qui a jamais reussi à dépasser les 40 km/h, il les a atteint sans jamais les dépasser.

Une "vitesse max" quoi !!! Un maximum ! Un Pic statistique !






Un objet en orbite est attiré par la terre ou pas ? Parce que j'ai bien précisé "attiré par la terre"
Pourquoi il est en orbite ?



Ok merci !

Donc j'imagine que la différence d'accélération commence à se voir si la différence de masse est énorme ?




Autrement si quelqu'un sait me répondre pour le faucon, je dis pas non !

Pour la raison invoqué au dessus. L'objet est attiré vers la Terre et la Terre est attiré par l'objet en toute circonstance. Mais à une certaine distance ces deux forces deviennent opposées et de même valeur absolue. A ce moment là les deux objets restent dans une même fourchette de distance, ce qui n'exclue pas (et d'ailleurs concrètement jamais) que l'un tourne autour de l'autre.

Mmmmh pardon, j'ai fait une erreur sur ce dernier post.

Je ne sais pas si ce que tu affirmes est vrai. Après, m'est d'avis que s'il fallait répondre à "pourquoi un objet initialement plus léger qu'un autre peut chuter plus vite ?", la réponse relèverait de d'aérodynamisme : suivant la forme, la masse et la matière de l'objet chutant, les frottements seront plus ou moins influents sur une chute. Un avion de chasse nez vers le bas chutera plus vite qu'une roche de masse équivalente.

L'objet est attiré vers la Terre et la Terre est attiré par l'objet en toute circonstance. Ceci est correct. En revanche en aucun cas ces forces se compenseront, elles ont toutes deux pour effet d'attirer les deux objets.

Un objet est en orbite autour de la terre parce que sa force d'inertie compense la force d'attraction terrestre. C'est à dire que sa vitesse de rotation devrait avoir pour effet de l'éloigner de la planète mais en même temps il est attiré par la force gravitationnelle. Si ces deux forces se compensent, alors l'objet reste en orbite.

A priori si tu ne fais que lâcher un objet vers la terre, celui ci ne devrait pas tourner autour et donc aucune force d'inertie ne viendrait contrebalancer l'attraction terrestre. Toutefois si tu le lâche de suffisamment loin (et là je n'ai aucune idée de la signification précise de ce suffisamment), le fait que la Terre se déplace va finalement avoir pour conséquence d'incurver la trajectoire de l'objet et devrait créer une force inertielle suffisante pour mettre l'objet en orbite.

Au niveau fondamental, oui. Ici, en pratique, tout ce qui est impliqué dans cette interaction, en particulier la masse du corps en mouvement, est inclus/résumé dans g (dont la valeur n'est d'ailleurs par définition jamais exacte).

Après, quand on me file un coup de règle légitime sur les doigts parce que je prends en considération l'expansion de l'univers dans une limite extrême, mais qu'on se met à vouloir parler de genre la masse du corps en mouvement ou les fluctuations gravitationnelles dans tous les cas de figure, je ressens quand même un poil d'arnaque argumentative.

J'ai de sérieux doutes sur ce dernier point toutefois "que cela créerait une force inertielle suffisante pour mettre l'objet en orbite".


Birdish, je te ferais remarquer que dans la question de Darkent il est concrètement question de la planète Mars tombant vers la Terre. Evidemment qu'il faut tenir compte de la masse de Mars dans un système pareil, il est impossible de passer cela sous silence.

Dans un fluide, avec des frottements, un objet en chute libre atteint toujours une vitesse limite, qui va dépendre de la viscosité du fluide et de la forme de l'objet.
En gros, au début, la seule force appliquée est la pesanteur, qui va faire augmenter la vitesse. Là, si tu es dans un fluide, la vitesse va créer une force de frottement qui s'oppose au mouvement et qui grandit avec la vitesse. Donc à un moment, la force de frottement est égale à la pesanteur, il n'y a plus d'accélération et l'objet a atteint sa vitesse limite, désormais constante.
C'est d'ailleurs une propriété utilisée pour mesurer la viscosité d'un liquide, on fait chuter une bille dans un tube rempli, on mesure la vitesse et on déduit la viscosité grâce à la loi de Stokes, et bim. Ca marcherait également avec un gaz, mais c'est beaucoup moins pratique parce qu'il faut un tube super long pour que la bille atteigne sa vitesse limite, alors que les liquides, c'est hyper rapide.

La vitesse terminale (Vmax) dans un fluide c'est ça. Il semblerait que ça puisse se simplifier pour arriver à la formule pratique suivante : Vmax = (mg/k)^0.5, k étant une tambouille appelée coefficient de résistance du fluide qui vaut en gros ~0.1 pour l'air à une pression de ~1 atm et pour un truc qui ressemble à un parachutiste. En gros, si t'es un tas de 100 kilos, ta chute dépassera pas 99m/s dans l'air à moins de devoir porter un masque à oxygène et une combi isolée et pressurisée.

Dans le genre, sur les sites de véloteux, y'a souvent des calculateurs de vitesse de descente un peu bâtards avec des critères plus ou moins arbitraires, mais en pratique les résultats sont jamais bien éloignés des vitesses observées. Ca confirme surtout que le vide c'est bien gentil mais c'est pas la peine d'en tenir compte pour perfer en Vmax à moins de sauter de genre 40 kilomètres de haut.

Ok donc la différence se fait sur l'aérodynamisme.

J'aimerais comprendre d'avantage la réponse de lemollusque à ma question 2.
Il affirme que ma boule de Bowling va arriver en premier, il considère donc que l'aérodynamisme d'une boule de bowling le fait arriver plus vite qu'une boule de billard ?

Je suis sceptique.







Ok merci pour l'info !




Un corps humain peut donc en chute libre, dans l'atmosphère, atteindre 356 km/h ?
Etant donné que je fait très exactement 100 kilos, si je me jette du haut d'un avion, je pourrais atteindre 356 km/h en chute libre ?

Je ne pense pas que quelqu'un qui se pose se genre de question ait besoin de réponses aussi poussées. Des réponses basées sur la mécanique newtonienne qu'on voit au lycée sont bien suffisantes, à la limite juste savoir qu'en fait c'est un peu plus complexe que ça c'est bien, mais entrer dans les détails c'est embrouiller.

Donc en partant de ça (attention j'ai changé l'ordre des points) :

3a) Boule de bowling et plume dans le vide à 400 m du sol
Les deux objets toucheront le sol en même temps.
Explication :
La force de pesanteur subie par un objet en chute libre sur terre dans le vide est égale au produit de sa masse et d'une constante (F = m*g, dit autrement : plus l'objet est lourd, plus son poids est important). Or son accélération est égale au quotient de la force subie et de sa masse (a = F/m, dit autrement : plus l'objet est lourd, plus il faudra de force pour le faire accélérer de la même manière). Donc l'accélération est égale à une constante (a = g) tout au long de la chute, et donc la vitesse ne dépend pas de la masse mais uniquement de la constante et du temps (v = g*t).

3b) Boule de bowling et plume dans le vide à 2 km du sol
A une distance de 2km, la vitesse de chaque objet sera identique et sera maximale au point de chute. Il ne s'agit pas d'un "maximum" comme tu sembles l'entendre puisque si la distance avait été plus grande, la vitesse en fin de chute aurait été plus grande.
Explication :
Comme vu dans le point ci-dessus, la vitesse vaut v = g*t. Donc si la distance à parcourir augmente, le temps de parcours augmente, et donc la vitesse en fin de parcours augmente.

1) Boule de bowling et plume dans l'air à 400 m du sol
La boule de bowling touchera le sol en 1er.
Explication :
A tout ce qu'on a vu au-dessus s'ajoute une nouvelle force : les frottements de l'air. Cette force s'oppose à la pesanteur (elle ralentit l'objet) et dépend : du profil aérodynamique de l'objet (en gros de sa surface de contact avec l'air dans la direction de la chute), et de la vitesse de l'objet.
A vitesse égale, la force de frottement exercée sur la boule de bowling doit être un peu plus grande que celle exercée sur la plume (objet beaucoup plus gros donc plus d'air qui vient "percuter" l'objet lors de la chute). Seulement la plume ayant une masse très inférieure à celle de la boule de bowling, la force a beau être légèrement plus faible, elle va avoir considérablement plus d'impact sur elle et la ralentir davantage que la boule.

2) Boule de bowling et boule de billard dans l'air à 400 m du sol
Tout dépend de la densité de chacune des boules : en gros, la plus dense touchera le sol en 1er.
Explication :
Idem qu'avec la plume : la force de frottement sur la boule la plus grosse sera plus forte, mais la masse de l'objet étant plus importante, il faudra appliquer une plus grande force pour observer le même ralentissement... et au final à densité égale tout se compense et les objets touchent le sol en même temps. Je ne connais pas la densité de chacune des boules.

Une grande partie de ce qui est dit ici n'est que masturbation intellectuelle pour montrer qui a la plus grande. Je ne dis pas que c'est faux, mais je pense que ça ne va pas t'aider à comprendre les bases.

Cette vidéo est sympa pour l'aspect vulgarisation sinon.