L'exploit de Felix Baumgartner

[Kaptain 5 875]

Tu "tombes trop loin", voilà ce que c'est une satellisation :

...mais tu tombes...

[Joël Cambre 1]

Les explications de Kaptain sont lumineuses...

[Superfulgur 16 087]

Merci mais non !

Tu oublies le truc important de la relativité : l'accélération !

Dans l'ISS, facile, mouvement uniforme, relativité restreinte.

Felix : accélération, relativité générale.

PascalD a raison, ce n'est pas du tout la même configuration !

J'attends des espications des fusées en physique...

[ChiCyg 0]

Comment faire compliqué quand on peut faire simple ? J'aime bien l'introduction de la Relativité Générale pour expliquer le saut de l'aut'suicidaire

Si on saute par la fenêtre, pendant le saut on accélère - mais le corps ne ressent pas cette accélération parce que toutes ses parties sont accélérées de la même façon il n'y a donc pas de force entre les jambes et le bassin ou entre le thorax et la tête, de même il n'y a pas de différence de pression à l'intérieur du système vasculaire (en dehors de celles dues à la circulation sanguine).

Lorsque le corps est soumis à une force EXTERIEURE que ce soit pour contrer la gravitation terrestre (quand on pose les pieds sur terre ou autre chose : les mains sur mars par exemple ) ou que ce soit la poussée du siège éjectable ou les forces transmises par le siège d'une centrifugeuse, etc ... le corps compense cette force par les os et les muscles et surtout il s'établit une différence de pression dans la direction de la force. C'est ainsi que debout sur terre, on a une pression sanguine plus faible dans le cerveau que dans les pieds : la différence est de l'ordre de 170 mbar à 1m70 (soit 1 bar à 1 m). Si on se couche par terre, la différence devient quasi nulle.

C'est pour cela que les fortes accélérations doivent être subies perpendiculairement à la longueur du corps.

[Kaptain 5 875]

Dès qu'il y a accélération, il faut invoquer la Relativité ? Ca c'est vraiment curieux, alors ! Et pourquoi TOUS les calculs impliquant les sondes dans le système solaire sont-ils faits avec les seules équations de ce bon vieux Newton, largement suffisantes ?

[brizhell 2 626]

Parfois wikipédia est notre ami :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Référentiel_galiléen

"En physique, un référentiel galiléen, ou inertiel, est un référentiel dans lequel un objet isolé (sur lequel ne s’exerce aucune force ou sur lequel la résultante des forces est nulle) est en mouvement de translation rectiligne uniforme (l'immobilité étant un cas particulier de mouvement rectiligne uniforme) : la vitesse du corps est constante (au cours du temps) en direction et en norme. Cela signifie que le principe d’inertie, qui est énoncé dans la première loi de Newton, y est vérifié."

Donc "Ou sur lequel la résultante des forces est nulle" :

Dans un repère lié à l'ISS, la résultante des forces est nulle. La force centrifuge compense la force de gravité. Dans un repère lié a l'ISS, ou en mouvement rectiligne uniforme lié a l'ISS, la résultante des forces est nulle, donc le repère est galiléen

Dans un repère lié au parachutiste, la somme des forces résultante (pendant la chute libre) n'est pas nulle. La force à laquelle est soumise la parachutiste (et son référentiel propre) est de 1g (a la louche) en direction du centre de la terre. Donc relativement à une repère lié au sol, le repère du parachutiste est non galiléen.

Sur le principe de relativité :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Principe_de_relativité

On y trouve d'ailleurs l'exemple de démonstration de la relativité des lois physique pour un corps, dans le vide, soumis à un champ de gravitation uniforme. On peut y lire pour la relativité générale :

"Principe de relativité ou de covariance générale : les lois de la physique sont identiques dans tous les référentiels, inertiels ou non.

Définition : Un référentiel inertiel (galiléen) est un référentiel dans lequel tout corps libre (non influencé par l'extérieur) qui est au repos y reste indéfiniment, et tout corps libre en mouvement reste à vitesse constante (et donc aussi à moment angulaire constant). Du fait des autres contraintes indiquées ci-dessous, un tel référentiel ne peut être défini que localement et temporairement."

Sais pas si ca éclaire, mais ca me semble sans équivoque ?

Bernard

[Superfulgur 16 087]

Ben oui, ça semble clair : apesanteur, 0 G, saut de Felix, 1 G. A priori, intuitivement, je suis plutôt d'accord avec Eric.

Mais comme PascalD disait que c'était même pas vrai, j'avais tendance à le croivre sans réflèchir. Mais clairement, Felix subit une accélération, même si il ne la sent pas, en l'absence de frottement dans la haute atmosphère.

En fait, en toute logique, en sautant, il a du avoir l'impression de rester totalement immobile, il l'a dit, ou pas ?

[Kaptain 5 875]

Juste un petit bogue : l'ISS n'est PAS en mouvement rectiligne, mais circulaire... C'est bien pourquoi la vitesse satellisée a une limite: une partie de la force de gravitation est employée à "courber" en permanence la trajectoire de l'ISS, à l'empêcher de se barrer à l'infini.
Inversement, et c'est pourquoi il y a confusion sur Baumgartner: quand il commence sa chute, il est est quasiment dans le vide, donc pas de frottements, donc il accélère dans le champ terrestre. Au bout d'un moment, sa vitesse cesse d'augmenter car il se retrouve dans une quantité d'air qui implique plus de frottements. Et heureusement ! Sa vitesse finit même par diminuer à 200km/h (ou peut-être un peu plus ?), qui est la vitesse "stabilisée" en chute libre, avec équilibre des frottements et de la force de gravitation. Heureusement qu'il freine, car on le voit mal ouvrir un parachute à 1200km/h, celui-ci partirait en lambeaux immédiatement ! Une fois de plus, s'il n'y avait pas d'air, Félix accélèrerait continument jusqu'à s'écrabouiller sur le sol à sa vitesse maximale atteinte à ce moment-là. Parce que lui, contrairement à l'ISS, est réellement dans un repère rectiligne.

[Ce message a été modifié par Kaptain (Édité le 16-10-2012).]

[edubois3 116]

Kirth,

.../...
Ça dépend ce que tu veux décrire, Edubois.
.../...
Simplement la chute libre uniformément accélérée dans un 1er temps (chute libre dans le vide), puis chute libre à vitesse constante, lorsque les forces de frottement liées à l'atmosphère terrestre sur le corps équilibrent précisément la force de gravité.

.../...
Pour toi, les gars dans l'ISS, ils subissent quoi comme accélération? 1g? 0g?
.../...
Les gars dans l'ISS sont soumis à 2 accélérations exactement opposées en direction et en intensité:
- la 1ère, celle liée à l'attraction de la pesanteur ramenée à leur altitude, dirigée vers le centre de la Terre (leurs poids relatifs).
- la 2nde, celle liée à la force centrifuge générée par la rotation du satellite autour de la Terre, dirigée à l'opposé de l'attraction terrestre.

Bilan: les gars subissent précisément 0G, ils sont donc en apesenteur, ils flottent dans leur cabine. Et du coup, ils n'accélèrent pas, ils ne ralentissent pas non plus. Ils sont dans un état d'équilibre: la somme vectorielle des forces qui s'exercent sur eux est nulle.

Je voulais juste préciser que, contrairement à ce qu'écrivait PascalId en citant le Dr Comète, et que je reprenais en introduction de ma réponse plus haut dans ce post, Félix BAUMGARTNER étant passé de 0m/s à plus de 330m/s en à peine 40 sec, c'est bien précisément qu'il a été soumis à une force d'accélération, d'environ 1G. Donc pas de 0G. La physique doit donc être révisée ailleurs.

Eric

[brizhell 2 626]

+1 Eric.

Le mouvement rectiligne uniforme est une approximation locale pour un référentiel lié à l'ISS. La vitesse curviligne de la station (le long de la trajectoire quasi circulaire) peut être considérée comme constante. Le rayon de courbure de l'orbite étant grand devant les dimensions des bidons dans lesquels flottent les astronautes, à l'interieur de la station on peut considérer les repères des expériences comme galiléens.

[ChiCyg 0]

Dans ce cas, ce n'est pas l'accélération qui compte, ce sont les forces EXTERIEURES qui s'appliquent au corps.
Pour le Felix il y a plusieurs phases :
. il est assis au bord de sa capsule : il subit une force égale à son poids dans son arrière-train,
. il saute : au début aucune force extérieure,
. ensuite une force de freinage qui croit jusqu'à celle correspondant à son poids au sol jusqu'à ce qu'il atteigne sa vitesse maximale : il est alors dans la même situation que s'il était posé au sol les pieds en l'air son poids étant réparti sur ses épaules et sur sa tête,
. ensuite une force de freinage qui dépasse celle de son poids au sol comme sa vitesse est décélérée dans les couches plus denses de l'atmosphère : il a toujours la tête en bas,
. je suppose qu'à ce moment là il prend une position horizontale pour ralentir encore sa vitesse ; donc il subit là aussi une force de freinage plus importante
. ensuite un choc pendant l'ouverture du parachute,
. ensuite il est dans la même situation que s'il était pendu à son parachute accroché dans les arbres.
.ensuite il a un petit choc en touchant le sol.

Je vois pas où est la complication, pas besoin de grandes lois de la physique

[Alain MOREAU 7 317]

Bien sûr qu'il subit l'accélération de la pesanteur, ce garçon ; le fait qu'il ne la ressente pas n'y change rien ! (c'est juste parce que dans le cas particulier de la gravitation, elle s'applique - aux forces de marée près - à chaque point de son corps avec la même intensité)
Dans un véhicule qui freine ou accélère, on perçoit l'accélération simplement parce qu'elle s'applique et se transmet par contact. Si on découvrait un moyen génial de l'appliquer simultanément à chaque point de notre masse corporelle par une force similaire à la gravité, la sensation disparaîtrait mais l'accélération demeurerait.
Par exemple, si l'on fait abstraction de l'énergie faramineuse nécessaire, on pourrait imaginer un engin équipé d'un noyau de X milliards de tonnes de matière condensée : en se plaçant à la bonne distance du noyau, cet engin pourrait nous accélérer à 100G dans n'importe quelle direction sans que nous ayons la moindre sensation d'accélérer...
Il y a un petit roman de SF bien sympa qui traite de ce sujet avec humour : Les Chroniques de Mc Andrew, de Charles Sheffield (un physicien). Je conseille sa lecture à ceux pour qui ces concepts ne sont pas très clairs : ça vaut largement un cours sur le sujet, les équations en moins ; c'est amusant, physiquement exact et très explicite )

[edubois3 116]

ChiCyg,

.../...
Dans ce cas, ce n'est pas l'accélération qui compte, ce sont les forces EXTERIEURES qui s'appliquent au corps.
.../...
La force d'accélération de la pesanteur n'est elle pas précisément une force extérieure qui s'applique au corps ?

Eric

[ChiCyg 0]

quote:

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La force d'accélération de la pesanteur n'est elle pas précisément une force extérieure qui s'applique au corps ?

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Ben non, parce que la gravitation s'applique à TOUTES les particules du corps proportionnellement à leur masse. Donc que tu sois dans un ascenseur qui tombe sans aucun freinage ou que tu sois en orbite autour de la terre, de Venus ou de Mars ou que tu sois en train de flotter quelque part entre M31 et notre galaxie, les différentes parties de ton corps ne sont soumises à aucune contrainte (sauf celles dues à ton agitement propre).

[Kaptain 5 875]

quote:

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Dans ce cas, ce n'est pas l'accélération qui compte, ce sont les forces EXTERIEURES qui s'appliquent au corps.

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Vous avez vraiment le chic pour embrouiller des choses très simples, j'y renonce...

[Kirth 4 246]

Oula, ça part un peu dans tous les sens ici.

Tout dépend de ce que vous appelez "subir une accélération". C'était le sens de ma question à Edubois. Voulez-vous dire "ressentir sur le corps les effets de l'accélération", ou voulez-vous dire "subir une modification du vecteur vitesse"? Pas pareil du tout du tout.

Baumgartner pendant la première phase de son saut, où l'on peut négliger les frottements de l'air, et les mecs de l'ISS, c'est la MÊME chose du point de vue des contraintes sur l'organisme. C'est quand même ça l'important quand on veut savoir si le gusse va survivre ou pas.

Dans le cas de l'ISS, on a des gars qui tournent parce que la force centrifuge s'oppose précisément à l'accélération de la pesanteur. Pour eux, dans le référentiel de la station, il n'y a plus ni haut ni bas, le corps n'a pas à lutter contre la gravité, etc... Mais leur mouvement est bien un mouvement accéléré puisque leur vecteur vitesse change en permanence.

Dans le cas de Baumgartner, on une chute à une accélération d'1G. Donc son centre de gravité subit bien une accélération, mais lui ne ressent rien, puisque toutes les parties de son corps sont accélérées à l'identique. S'il ferme les yeux, il se sentira en apesanteur, exactement comme les astronautes.

La seule différence entre les deux, c'est que Baumgartner a une vitesse tangentielle initiale nulle, alors que l'ISS est à vitesse tangentielle orbitale.

Prenez encore le cas de l'Airbus 0g. Idem. Il effectue une parabole, et tous les passagers "tombent", mais l'avion tombe autour d'eux.

À l'inverse d'eux, vous et moi dans notre fauteuil sommes au repos dans le référentiel terrestre. On va négliger l'accélération radiale liée à la rotation terrestre si vous le voulez bien.
Donc, je suis au repos. Et pourtant mon squelette, mes muscles, doivent lutter contre mon poids. Mon cœur doit envoyer mon sang jusqu'au cerveau, etc... Je suis statique, donc mon vecteur vitesse ne change pas, et pourtant, physiologiquement, je dois supporter mon propre poids. C'est ce qu'on appelle un peu abusivement subir une accélération d'1g.

[ChiCyg 0]

quote:

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Vous avez vraiment le chic pour embrouiller des choses très simples, j'y renonce...

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Je ne sais pas qui embrouille, c'est effectivement simple.

Pour un corps qui n'est pas en rotation sur lui-même et qui jouit sans entrave de la gravitation : si rien ne gêne son libre mouvement, les différentes parties de ce corps ne subissent aucune contrainte les unes vis à vis des autres. C'est l'état d'apesanteur.

Dans ce cas aucune force n'appuie sur les pieds, la tête ou le dos de cet individu.

A partir du moment où une force est transmise au corps de l'individu par l'extérieur que ce soit celle due à un moteur fusée, ou due à la force d'Archimède ou au contact mécanique d'une chaise ou d'un lit ou quoi que ce soit, à ce moment là les différentes parties du corps subissent des contraintes relatives ainsi qu'une différence de pression.

Ce sont ces effets de contraintes et de pression qui peuvent avoir un effet délètère sur l'organisme.

C'est clair non ?

[Ce message a été modifié par ChiCyg (Édité le 16-10-2012).]

[Kirth 4 246]

Il me semble que nous sommes farpaitement d'accord, mon cher Chicyg!

[ChiCyg 0]

J'espère que nous sommes plus que deux, mon cher Kirth ... enfin tant que PascalD la ramène pas avec le Principe d'Equivalence, la métrique de Bidule-Machin-Chosovitch et la constante cosmologique

[Kaptain 5 875]

quote:

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C'est ce qu'on appelle un peu abusivement subir une accélération d'1g.

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Pourquoi "abusivement" ? Imagine-toi dans l'espace, loin de toute autre influence gravitationnelle. Tu es assis à flotter au-dessus d'un fauteuil dans une fusée, juste au-dessus des tuyères. Je met la fusée en route avec une accélération constante de 1G: tu es "plaqué" contre le fauteuil, tu peux même t'assoir normalement, et si tu fermes les yeux, tu peux te croire tranquillement installé sur Terre dans ton salon. Tu ne pourras pas faire la différence. En revanche, dès que je vais couper les moteurs, tu te rendras immédiatement compte que tu n'es pas sur Terre...
Ce qui embrouille, c'est que j'ai l'impression qu'on prends l'accélération comme une force, alors qu'elle n'est qu'une conséquence de l'application d'une force.

[Kirth 4 246]

C'est ce que je me tue à dire depuis tout à l'heure Kaptain, c'est une question de sémantique.
J'ai bien compris le principe des accélérations, merci, je crois l'avoir assez bien montré plus haut. Le tout est de savoir ce qu'on entend par "subir une accélération". Le malentendu avec edubois part de là.

[PascalD 4 365]

Eh les mecs, c'était pour de rire !
N' empêche, ça prouve quand même que c'est pas clair.

Pour lever l'ambiguité de la formulation très justement relevée par Kirth, on va dire qu' un gonze "subit une accélération" si l' accélération a des effets mesurables sur lui, et donc que son accéléromètre personnel (réputé fonctionner, genre un fond de 1664 dans une bouteille transparente fermée) indique une accélération non nulle. On peut pas se gourer : Quand l' accélération est nulle , le reste de bière forme une sphère et flotte librement dans la bouteille (on va dire que la bière n' adhère pas au verre de la bouteille, hein, pour pas chipotter). Quand l' accélération est non nulle, ben la bière va se coller sur la paroi qui fait face à la direction de l' accélération.
Il ne vous a pas échappé que dans le salon, la bière "subit une accélération" vers le fond de la bouteille.

Dans la première partie de sa chute, c.à.d. peu de temps après avoir sauté, et avant d' arriver dans l' atmosphère, y' a pas de frottements, le Félix et sa bière ne mesurent plus d'accélération (parce qu'ils tombent librement dans un champ de gravitation).

Pour le Félix et sa bière, toutes les directions se valent, y' a plus ni haut ni bas, comme s'il était:
- loin de toute masse et au repos (par rapport à un pingouin galiléen)
- loin de toute masse et en mouvement rectiligne uniforme (par rapport à un pingouin galiléen)
- en orbite autour d'une planète.

Toutes ces situations sont équivalentes (d'où le principe du même nom). Les deux premières sont purement hypothétiques (va donc définir un référentiel galiléen). La troisième est "contre intuitive", vu ce qu'on a pu lire ci-dessus.

Bien sûr, y' a quand même une différence , c'est que dans le cas de la chute libre de Félix, l' équivalence est temporaire : S'il oublie d'ouvrir le parachute, une fois arrivé au sol, pendant un bref instant il verra la différence.

[Kaptain 5 875]

Bon, on finit par tous être d'accord !
Sinon, je me demandais si, même satellisé, il n'était pas possible de rentrer comme ça de l'espace, moyennant une combinaison "renforcée". Je m'explique. La masse de la navette est énorme (104 tonnes à l'atterrissage) par rapport à un homme. On peut donc comprendre qu'il faille énormément de dégagement d'énergie, essentiellement sous forme de dégagement de chaleur de frottements, pour ralentir cette inertie énorme jusqu'à une vitesse "atterrissable". Même une capsule Soyouz doit faire sa dizaine de tonnes. Mais un homme seul avec une grosse combi et les indispensables rétro-fusées pour décrocher de l'orbite ? 250kgs ? On peut concevoir que la déperdition calorique nécessaire serait infiniment moins élevée ? Vous me suivez ?

[Ce message a été modifié par Kaptain (Édité le 16-10-2012).]

[a s p 0 6 845]

c'est la surface que présente l'objet à la direction de déplacement qui joue. accroché à un bouclier ablatif ( pour compenser la masse manquante qui absorbe/rayonne la chaleur produite) ça doit le faire mais faut pas trop se louper sur l'angle d'indice sinon tu rebondis ...

[a s p 0 6 845]

http://www.youtube.com/watch?v=qtwTD8cBhKc le retour de hayabusa, les gros morceaux conservent plus d'énergie cinétique et ralentissent moins vite tout en chauffant davantage. l'échantillon derrière son bouclier c'est le point en bas à droite.