Calcul du poids dans l'espace

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Bonsoir,

J'aurais une question à posé 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.

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Bonsoir

Pour ta question, il me semble que tu utilises des expressions qui ne sont pas toujours bien adaptées. Ma réponse risque de ne pas être adaptée non plus, j'essaye quand même !

Je suppose que tu veux utiliser la relation P = m.g ?
Si c'est cela , "g" n'est pas une énergie, c'est "l'intensité de l'attraction" en Newton par kilogramme. Sur Terre g = 9,8 N/kg environ, sur la Lune g = 1,6 N/kg environ, on dit souvent "l'attraction de la Lune est à peu près six fois moins forte que celle de la Terre..."
L'expression "énergie potentielle de pesanteur" désigne une énergie, qui dépend à la fois de g, de la masse et de l'altitude de l'objet étudié (par rapport à un niveau de référence). Elle s'exprime en Joules.

Tu dis que "l'énergie de pesanteur est nulle" dans l'espace, et c'est inexact !
Si tu veux parler de "g", pour la Station Spatiale Internationale par exemple, sa valeur est un peu plus faible qu'à la surface du sol terrestre, mais on a encore g = 9 N/kg environ !
Si tu parles de l'énergie potentielle, elle est bien plus grande pour un objet en orbite que pour un objet au sol...

Pour calculer la valeur de "g" en un point d'altitude "h" au-dessus du sol de la planète de rayon R tu peux utiliser la relation :
g = (g[IND]0[/IND] . R[EXP]2[/EXP] ) / (R + h)[EXP]2[/EXP]
dans laquelle g[IND]0[/IND] est la valeur "au sol"

Une remarque pour terminer : quand on dit que les passagers de l'ISS sont "en apesanteur", cela ne signifie pas qu'ils ne sont plus attirés par la Terre (sinon, ils ne resteraient pas en orbite !). Cela signifie qu'ils ont exactement le même mouvement que la cabine qui les entoure ou le stylo qu'ils lâchent, et qu'ils ont l'impression que tout cela est immobile (le stylo semble "flotter" dans la cabine).

J'espère avoir répondu à ta question, n'hésite pas à demander des explications complémentaires.

Cordialement

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Il n'ont tout simplement plus de poids ! Mais ont une masse ! :spotting:

@ + :S:

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Mais comment est alors calculé cette masse dans l'espace ? et grâce à quelle machine finallement ? puiqu'il en faut bien une :S:

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çà c'est une autre histoire ... dont je ne me souviens pas des tenants et aboutissants mais le poids est une force et en apesanteur elle est nulle ! :S:

Et puis çà dépends de quelles masses tu parles ? :hum:

@ + ;)

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:S:Je parle en fait de la masse du corps de l'homme ;)

merci

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Bin çà il me semble que l'on l'a calculée par rapport au poids de l'homme sur Terre puis on connaît sa masse, sinon c'est par influence gravitationnelle, je ne te fait pas l'affront de mettre la formule qui est très simple mais le corps d'un homme n'a quasiment pas d'influence gravitationnelle ! :S:

@ +

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Bonjour

Pour mesurer la masse dans un vaisseau spatial où le poids apparent est nul, la seule solution est de se servir de la "relation fondamentale de la dynamique" (Newton, encore lui...) Force = masse x accélération.

Un appareil convenable exerce une force sur l'astronaute et mesure l'accélération, puis un bête calcul donne la masse.

Je ne sais pas si c'est utilisé dans l'ISS, mais ça a été utilisé dans le Skylab. Voir : http://www.phy6.org/stargaze/Fskylab.htm

Le suivi de la masse des astronautes est important pour les médecins. Si le matériel utilisé dans l'ISS n'est pas le même, il doit y avoir des ressemblances.

Cordialement

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Salut,

Tu dois dissocier ici poids et masse.
Le poids, c'est la masse multiplié par une acceleration.
Comme il est décrit précédemment dans ce topic.
Que ça soit une acceleration d'origine gravitationnelle ou non :

Par exemple moi a la surface de la planète, je pèses 73 kg, mais si on m'envoie en orbite autour du globe, je ne pèse plus rien, et j'ai pourtant toujours la même masse.
Autre exemple, un pilote d'avion de chasse qui fait un virage serré a haute vitesse prend un gros facteur G, c'est a dire que son poids est plusieurs fois supérieur a celui qu'il est lorsqu'il est immobile a la surface de la terre.

Dans les 3 cas tu as la même masse : en orbite, a la surface de la terre et lors d'un virage serré en avion.
Mais dans chaque cas, le poids est très différent : 0 en orbite, 1 a la surface terrestre (car c'est le référentiel logique qu'on a choisi : l'expérience de tout les jours) et 5 a 9 dans un avion qui prend un virage serré a haute vitesse.

Dans l'espace, il n'y a donc pas de poids, c'est pas pour rien qu'on appelle cet état l'impesanteur (a préférer a apesanteur) = qui n'a pas de poids.

Pour calculer les masses des corps célestes, il "suffit" de faire une simple opération de "composition multiplié par volume".
En gros on sait que le silicate a telle densité, si on a tel volume de ce silicate, alors on connait la masse du corps.

Mais si on ne connait pas la densité, alors le calcul de masse est impossible, sauf a se servir de l'influence gravitationnelle du corps sur autre chose, en gros sauf a regarder comment ce corps attire son environnement pour en déduire sa masse.

C'est des calculs compliqués totalement hors de ma portée, mais comprendre la méthode est simple.

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Moi, j'aurais une question par rapport au poids apparent d'un satellite qui serait en orbite? Quelles forces serait en jeux pour calculer ce poids apparent?

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Salut,

Espacephy, on vient justement de te préciser qu'un corps en orbite n'a PAS de poids.
La masse reste invariante, mais le poids est fonction de la masse multiplié par l'attraction gravitationnelle.
Le poids est donc toujours "apparent", il n'y a pas de poids absolu il est donc inutile de rajouter le terme "apparent" derrière le terme "poids".
Le poids d'un satellite en orbite est donc nul.
Tout comme un astronaute, il est en impesanteur, grâce a sa vitesse, qui est supérieure à celle de la première vitesse cosmique.

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Ta question fait partie de ce qu’on étudie la première année où on fait de la physique : les forces, les masses, les accélérations, le travail, l’énergie, etc.
La notion de poids en physique est toute relative et ne correspond pas à ce qu’on entend communément.

Un corps a une masse, invariable où qu’il se trouve, exprimée en kg. Dans l’ISS il flotte.
Sur le plancher des vaches il est soumis à l’attraction terrestre, c’est à dire qu’il subit une force, exprimée en Newton, qui est le produit de sa masse par l’accélération de la pesanteur, laquelle est ici g = 9,81 m/s2.
Cette force est ce que subissent tes fesses posées sur ta chaise, laquelle t’empêche de tomber plus bas. Contrairement à ce qu’on lit parfois, surtout chez les Etatsuniens, g n’est pas une force, c’est une accélération. C’est celle que tu connais quand tu sautes du plongeoir par exemple. Un gros et un maigre qui sautent ensemble touchent l’eau en même temps.

Dans le langage usuel quand on parle de poids, autrement dit plus ou moins au niveau de la mer, que l’on exprime en kg, c’est de fait de la masse qu’il est question. Stricto sensu le poids est en fait la force qu’il subit vers le bas et qui devrait être exprimée en Newton.

Par conséquent la masse d’un corps est constante en tout point de l’univers. Son poids dépend du lieu où il se trouve : selon qu’il est sur Terre, sur la Lune, ou en orbite. En orbite ce n’est pas qu’il ne soit soumis à aucune attraction gravitationnelle, mais, et c’est pour ça qu’il est orbite, la résultante de toutes les forces gravitationnelles de l’univers (en premier lieu celle de la Terre) plus celle de sa propre accélération s’annulent.
Sachant que Force = masse x accélération
Pour connaitre la masse d’un objet dans l’ISS il suffit de lui imprimer une force connue et de mesurer son accélération.
Quand on pèse un objet sur terre on mesure en fait la force qu’il subit, connaissant l’accélération g terrestre on en déduit sa masse (en kg).

ND

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Je suppose que ça déjà été inventé mais j’ai pensé à une balance utilisable en impesanteur.
Ce serait une centrifugeuse. On place l’objet au bout d’un bras et on fait tourner à une vitesse connue. Pour qu’on puisse négliger la répartition des masses de l’objet il faudrait que le bras soit assez long.
Soit cette balance serait automatique : il suffirait de mesurer la force exercée sur le bras.
Soit elle utiliserait l’équivalent des poids : sur un bras symétrique on ferait coulisser un contrepoids jusqu’à obtenir l’équilibre.

Etonning, not ?

ND

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En fait, dans l'espace, notre poids est toujours existant, peu importe l'endroit où nous nous trouvons. Le seul facteur qui nous empèche d'être en apesanteur sur terre, c'est l'atmosphère qui ralentirait notre vaisseau provoquant une constante force de déscélération. Dans l'espace, le poids est calculable par rapport à la masse de la terre. La constante gravitationnelle et l'altitude ajoutée au rayon de la terre. Par exemple, un homme situé sur une tour d'à peu près 9000 km de hauteur ressentira son poids divisé par 6, donc une gravité lunaire.

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Non, si tu es capable de rester dans l'espace (donc que tu as une vitesse supérieure a la première vitesse cosmique et que ta trajectoire reste en dehors de l'atmosphère, définition de la mise en orbite terrestre) alors tu n'as pas de poids, celui-ci est égal a 0, car tu ne peux même pas tenir sur une balance pour tenter de le mesurer !

Non ce qui nous empêches d'être en impesanteur sur terre ce n'est PAS l'atmosphère mais l'attraction gravitationnelle du corps terrestre.
L'atmosphère nous oblige seulement a nous en affranchir pour obtenir la première vitesse cosmique qui permet de rester en orbite.
D'où la trajectoire des fusées qui partent du sol terrestre : d'abord verticale, jusqu’à s'échapper le plus vite possible de la couche atmosphérique, puis horizontale afin d'atteindre la première vitesse cosmique.

Sans être matheux, le poids ne serait pas divisé par 6 a 9000km de hauteur dans une tour immobile (complétement utopique bien entendu). Il serait inférieur a celui du même individu a la surface de la planète, sans aucun doute (car on s'éloigne du centre du puits gravitationnel) mais pas divisé par 6...
Ou alors fourni le calcul.
Sachant que l'influence gravitationnelle terrestre prédominante (par rapport au soleil), la SOI (Sphere Of Influence) s'étend jusqu’à ~500 000 km de rayon... sinon la Lune ne serait plus là depuis des lustres.

Déterrer un topic de 3 ans pour ça... ben mon vieux !
Je te conseille tout de même de réviser les bases, car certaines semblent t'avoir échappé... ou bien tu ne les as pas comprises. ;)

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Cher Carcharodon,

Même si nos avis divergent, tu n'as pas besoin d'être agressif pour exprimer ton opinion.
Je vais à présent exprimer la mienne plus en détail et aussi clairement que possible :

Je pense que, connaissant les trajectoires de fusées, tu sais qu'une capsule lancée droit dans le ciel sans compensation de sa vitesse due à l'attraction (poussée "horizontale") retombera presque tout droit, et je dis presque à cause de l'effet "fronde". Imaginons maintenant q'une tour soit placée entre la capsule et la Terre : celle-ci fera obstacle comme le sol de la Terre. La capsule, en l'atteignant, reposera donc sur la tour. A ce moment là, je pense qu'on ne peut pas nier le fait que la capule ait un poids, comme tout au long de sa trajectoire elliptique.

Si la vitesse augmente suffisamment à l'apogée, la trajectoire sera changée de sorte à ce que la capsule passe à coté de la Terre, mais les lois physiques ne seront pas changées pour autant, et la capsule en orbite aura, selon mon point de vue, un poids.

Je peux aussi argumenter mon message par un terme : la pesanteur. C'est elle, ou en tous cas le mot, qui est la source du verbe "peser" et donc du poids. Selon plusieurs sources internet, celle-ci serait synonyme du mot "attraction", qui maintient les satellites sur leur orbite.

Pour la tour de 9000 km, je n'ai pas trouvé le resultat tout fait sur internet, j'ai fait le calcul. Bien que je ne sois pas totalement sûr de son utilisation, celui-ci me semble juste:

J'ai utilisé le calcul servant à déterminer la gravité de surface d'un astre (http://fr.wikipedia.org/wiki/Gravité_de_surface). Il me semble en effet que le rayon de l'astre n'à pas d'incidence sur le résultat et que je peux donc y ajouter une altitude.

Si coeff=GM/R^2 et qu'on veut que le coeff soit égal à 1,64 N/kg, on calcule √GM/1,64=√(3,98593.10^14)/1,64=15589,88 km depuis le centre de la Terre, donc la hauteur de la tour serait égale à ce nombre moins le rayon de la Terre (6378 km) = environ 9211 km.

Si tu vois une quelconque erreur dans ce calcul ou ne comprends pas mes explications, n'hésite pas à me le faire savoir.

Je te prierais cependant d'être moins aggressif et méprisant à mon égard.

Cordialement.

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ho mon pauv'chou !
Je n'ai pas été agressif ni méprisant, j'ai juste dit que tu ne savais pas de quoi tu parlais.
Et a la lecture de ton nouveau message, je réitère : tu confonds les notions dans un sacré gloubiboulga.
Pour corriger tes assertions, il faudrait expliquer pourquoi un corps dans l'espace n'est jamais immobile par rapport a un référentiel terrestre, SAUF dans un seul cas très particulier : l'orbite géostationnaire.
C'est un peu long...
Mais t'as raison, je vais te laisser soliloquer sur ton déterrage de topic de 3 ans, bon vent.
Pourtant tu es sur un site où, justement, c'est le lieu idéal pour apprendre, et non étaler ses théories personnelles.

PS : la fronde gravitationnelle n'a, elle non plus, rien a voir avec ce que tu crois.

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Je pense que nous nous sommes mal compris. Premièrement, je ne suis pas là pour étaler mes connaissances mais pour tenter de répondre à une question qui, malgré l'ancienneté du topic peut toujours être intéressante pour des gens qui, comme moi, sont tombés dessus un peu par hasard par une réponse qui me paraît juste. Maintenant, si tu pouvais, si tu en as le temps bien sûr, trouver une réponse développée à mon argumentation, elle m'intéresserait beaucoup (entre autre le rapport entre un référentiel terrestre et l'intensité de pesanteur qui s'exerce dans l'espace ?). Je crois aussi que je ne m'étais pas bien fait comprendre avec l'histoire de l'atmosphere: en fait, ce que je voulais dire était la même chose que dans la première réponse au sujet. Tu dis aussi dans un message précédent que l'accélération (liée à la masse bien sûr) définit le poids, mais je ne comprends pas pourquoi, si l'accélération est toujours présente dans l'espace, le poids lui est nul. Je ne comprends pas pourquoi une quelconque force pourrait rendre ce poids parfaitement nul. Merci de tes réponses.

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Il faut bien distinguer la notion "de tout les jours" du poids et de la masse. La masse est en kg; le poids est en Newton (il s'agit donc d'une force) mais on a la facheuse habitude sur Terre d'exprimer cette force en kg.

La resultante des forces pour un objet en orbite est nulle (la force d'attraction est compensee par la force centrifuge). Par consequent , il n'y a aucune acceleration resultante qui s'exerce sur une masse en orbite et donc pas de poids. Meme chose pour un objet en chute libre.

Voir par exemple les premieres lignes du wiki sur le poids : http://fr.wikipedia.org/wiki/Poids
La plupart des ces notions ont deja ete exprimees dans les messages precedents. Il aurait peut etre ete utile de les lire et les comprendre avant "d'argumenter".

Cordialement,

T-K

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Désolé, mais c'est n'importe quoi. La résultante des forces pour un objet en orbite n'est pas nulle dans un référentiel inertiel. (Dans le contexte, on utilise la cinématique classique.)

Son accélération est nulle dans son référentiel propre, ce qui est une trivialité. Le référentiel propre n'est pas inertiel, et pour restaurer l'équation F = ma dans un tel référentiel, on introduit le terme correctif qui est la "force centrifuge".

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La plupart des ces notions ont deja ete exprimees dans les messages precedents. Il aurait peut etre ete utile de les lire et les comprendre avant "d'argumenter".

[/QUOTE]

Bien d'accord, mais cela ne s'applique pas à Vouvan...