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Pourquoi les corps tombent-ils tous à la même vitesse?

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Pourquoi les corps tombent-ils tous à la même vitesse?

Publiée le 26 février 2017

Après un bref rappel des notions d'inertie et de force d'inertie, nous présentons le principe d'équivalence entre force d'inertie et force gravitationnelle qui est à la base de la théorie de la relativité générale d'Einstein. Ceci nous permet d'interpréter la force gravitationnelle (le poids d'un corps) comme étant due au mouvement à accélération constante (dirigée vers le haut) de la surface de la terre. Nous exploitons l'analogie entre la force gravitationnelle et la force d'inertie subie par un corps dans un vaisseau spatial en accélération constante. Ceci nous permet d'établir qu'un corps en chute libre est en MRU, c'est-à-dire qu'il est fixe dans un référentiel inertiel. Comme deux corps lâchés simultanément appartiennent au même référentiel inertiel, ils tombent ensemble à la même vitesse. Cette séquence constitue une introduction intéressante, simple et très intuitive à la relativité générale.

Vérification expérimentale impressionnante : dans la plus grande chambre à vide du monde, on peut voir qu'une plume et une boule de bowling tombent à la même vitesse.

Et aussi une jolie illustration de la gravitation vue comme résultant de la déformation de l'espace-temps.

C'est en anglais mais c'est surtout très visuel.

5 commentaires

  • Daniel Goldberg

    Merci pour ces explications ! Je pensais, plus prosaïquement, que la vitesse d'un corps en chute libre en fonction du temps (avec une vitesse initiale nulle) étant donnée par la relation v(t) = g.t où g est l'accélaration de la pesanteur, cette relation étant indépendante de la masse du corps et uniquement fonction de la constante universelle g, les corps tombent tous à la même vitesse. C'est peut-être un peu simpliste, mais cela ne répond-il pas à la question ? Merci encore pour votre travail !

    27.02.2017 à 12:33

  • Daniel Barbaroux

    Bonjour et bravo pour votre site . J'ai 56 ans, j'exerce une profession médicale et je redécouvre avec vous le plaisir d'apprendre des matières qui, à l'époque , n'étaient pas enseignées de façon si plaisante et ludique .

    L'objet de ma question a trait au moment le plus "heureux" de la recherche de formalisation de la RG quand Einstein dit que le fait de se représenter un ouvrier tombant dans le vide a été le déclic qui l'a mis sur la voie. Si je résume la situation avant ce déclic voici les données:

    1er)La mécanique classique ( de Newton) dit que les lois physiques de la mécanique classique ( portant sur la matière) sont les mêmes uniquement dans des repères inertiels ( mouvements rectilignes uniformes). Le pont entre les référentiels étant les transformations galiléennes.

    2)La Relativité Restreinte d'Einstein dit que toutes les lois physiques ( portant sur matière et lumière) sont les mêmes dans des repères inertiels. Le pont entre les référentiels étant les transformations de Lorentz.

    et donc l'objectif d'Einstein et de montrer

    3) par la Relativité Générale, que toutes les lois physiques ( matière et lumière) sont les mêmes dans tous les repères ( rectilignes uniformes ou accélérés ). J'ai saisi que l'ouvrier qui tombe est dans un repère accéléré d'une façon globale , vu de loin mais que de façon hyper localisée , lui et tout ce qui chute en même temps que lui peuvent être considérés dans un repère non accéléré, et donc inertiel : j'ai bon ?

    En somme un repère non-inertiel global est un repère inertiel local qui s'ignore;

    Est-ce ainsi qu'Einstein fait le lien entre la deuxième et la troisième proposition ?

    Merci d'avance pour votre réponse.

     

    12.04.2017 à 22:19

  • claude iozzia

    Bonjour, merci pour l'explication de cette manière de concevoir la chute des corps.

    Thomas Pesquet "tombe" pendant ses six mois de mission dans l'ISS sans jamais toucher la surface terrestre. Que fait alors la surface de la Terre?

    À 11min. et 30s environ un lapsus fait dire "la surface la Terre avance avec une vitesse g" (mais c'est corrigé quelques secondes plus tard)

    Admirable qualité de vos vidéos. Bravo!

    02.07.2017 à 23:03

  • Philippe Bistro

    Je crois comprendre l'explication pour les objets tombant dans le vide.

    Mais si c'est le sol qui accélère, alors pourquoi dans l'air le sol rattrape le marteau avant la plume ? Si c'est le sol qui monte, alors l'air n'intervient plus pour ralentir la plume par frottement ou à cause de sa faible densité relativement à l'air.

    Si on s'en tient à l'explication d'objets qui restent où ils sont quand on les lâche, et du sol qui accélère vers eux, comment explique-t'on alors que les objets ne tombent pas à la même vitesse dans l'air ?

    27.09.2019 à 19:04

  • Philippe Bistro

    J'ai une deuxième question. Si le sol accélère, comment peut-on avoir des objets en orbite ? Quand on considère la direction dans laquelle accélère le sol, alors celle-ci devrait croiser la trajectoire de n'importe quel objet, quel que soit sa vitesse et une mise en orbite ne devrait pas être possible,
    A dire vrai, j'aurai la même question pour les avions, qui eux ne sont pas en orbite mais que le sol devrait tout de même rattraper.
    Pouvez-vous me dire où je fais une erreur de raisonnement ?

    27.09.2019 à 19:11

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