Pouvez-vous décrire l'apesanteur dans les satellites et le système sans gravité ?

L'apesanteur en orbite

Les astronautes en orbite terrestre sont en apesanteur pour les mêmes raisons que les cavaliers d'un parc d'attractions en chute libre ou d'un ascenseur en chute libre sont en apesanteur. Ils sont en apesanteur car il n'y a pas de force de contact externe poussant ou tirant sur leur corps. Dans chaque cas, la gravité est la seule force agissant sur leur corps. Étant une force d'action à distance, elle ne peut pas être ressentie et ne fournirait donc aucune sensation de leur poids. Mais c'est certain, les astronautes en orbite pèsent quelque chose ; c'est-à-dire qu'il y a une force de gravité agissant sur leur corps. En fait, sans la force de gravité, les astronautes ne seraient pas en orbite circulaire. C'est la force de gravité qui fournit la force centripète requise pour permettre l'accélération vers l'intérieur qui est caractéristique du mouvement circulaire.La force de gravité est la seule force agissant sur leur corps. Les astronautes sont en chute libre. Comme le cavalier du parc d'attractions et le cavalier de l'ascenseur qui tombent, les astronautes et leur environnement tombent vers la Terre sous la seule influence de la gravité. Les astronautes et tout leur environnement - la station spatiale avec son contenu - tombent vers la Terre sans entrer en collision avec elle. Leur vitesse tangentielle leur permet de rester en mouvement orbital tandis que la force de gravité les tire vers l'intérieur.Les astronautes et tout leur environnement - la station spatiale avec son contenu - tombent vers la Terre sans entrer en collision avec elle. Leur vitesse tangentielle leur permet de rester en mouvement orbital tandis que la force de gravité les tire vers l'intérieur.Les astronautes et tout leur environnement - la station spatiale avec son contenu - tombent vers la Terre sans entrer en collision avec elle. Leur vitesse tangentielle leur permet de rester en mouvement orbital tandis que la force de gravité les tire vers l'intérieur.

De nombreux étudiants pensent que les astronautes en orbite sont en apesanteur car ils ne subissent pas de force de gravité. Donc, supposer que l'absence de gravité est la cause de l'apesanteur vécue par les astronautes en orbite serait une violation des principes du mouvement circulaire. Si une personne croit que l'absence de gravité est la cause de son apesanteur, alors cette personne a du mal à trouver une raison pour laquelle les astronautes sont en orbite en premier lieu. Le fait est qu'il doit y avoir une force de gravité pour qu'il y ait une orbite.

On pourrait répondre à cette discussion en adhérant à une deuxième idée fausse : les astronautes sont en apesanteur parce que la force de gravité est réduite dans l'espace. Le raisonnement est le suivant : "avec moins de gravité, il y aurait moins de poids et donc ils se sentiraient moins que leur poids normal." Bien que cela soit en partie vrai, cela n'explique pas leur sentiment d'apesanteur. La force de gravité agissant sur un astronaute sur la station spatiale est certainement moindre qu'à la surface de la Terre. Mais combien de moins ? Est-il assez petit pour expliquer une réduction significative du poids ? Absolument pas! Si la station spatiale orbite à une altitude d'environ 400 km au-dessus de la surface de la Terre, la valeur de g à cet endroit sera réduite de 9,8 m/s/s (à la surface de la Terre) à environ 8,7 m/s/s.Cela entraînerait une réduction du poids d'un astronaute pesant 1 000 N à la surface de la Terre à environ 890 N lorsqu'il est en orbite. S'il s'agit certainement d'une réduction de poids, cela ne tient pas compte des sensations absolument sans poids que ressentent les astronautes. Leurs sensations d'apesanteur absolue sont le résultat d'avoir "le sol arraché sous eux" (pour ainsi dire) alors qu'ils sont en chute libre vers la Terre.

D'autres étudiants en physique pensent que l'apesanteur est due à l'absence d'air dans l'espace. Leur idée fausse réside dans l'idée qu'il n'y a pas de force de gravité quand il n'y a pas d'air. Selon eux, la gravité n'existe pas dans le vide. Mais ce n'est pas le cas. La gravité est une force qui agit entre la masse de la Terre et la masse des autres objets qui l'entourent. La force de gravité peut agir sur de grandes distances et son effet peut même pénétrer à travers et dans le vide de l'espace. Peut-être que les étudiants qui possèdent cette idée fausse confondent la force de gravité avec la pression de l'air. La pression de l'air est le résultat des particules d'air environnantes qui appuient sur la surface d'un objet en quantités égales dans toutes les directions. La force de gravité n'est pas affectée par la pression de l'air.Alors que la pression de l'air se réduit à zéro dans un endroit vide d'air (comme l'espace), la force de gravité ne devient pas 0 N. En effet la présence d'un vide se traduit par l'absence de résistance de l'air ; mais cela n'expliquerait pas les sensations d'apesanteur. Les astronautes se sentent simplement en apesanteur parce qu'il n'y a aucune force de contact externe poussant ou tirant sur leur corps. Ils sont en état de chute libre.

Lorsque le satellite tombe librement dans l'espace, tout ce qui se trouve dans ce système en chute libre apparaîtra en apesanteur et cette condition est connue sous le nom d' apesanteur .

Comme le vaisseau spatial accélère vers le centre de la Terre à tout moment puisqu'il tourne autour de la Terre. Ainsi, aucune force n'est nécessaire pour tenir ce vaisseau spatial. "Un système dans lequel aucune force n'est requise pour maintenir un objet en chute libre est appelé " système sans gravité"     

Lorsqu'un satellite tombe librement dans l'espace, tout ce qui se trouve dans ce système en chute libre semblera en apesanteur. Peu importe où se trouve l'objet, qu'il tombe sous la force d'attraction de la terre, du soleil ou d'une étoile lointaine.

Comme un satellite terrestre est un objet en chute libre, l'affirmation peut être surprenante au premier abord, mais elle est facilement considérée comme correcte, compte tenu du comportement d'un projectile tiré parallèlement à la surface horizontale de la terre en l'absence de frottement de l'air. Si le projectile est lancé à des vitesses successivement plus grandes, alors lors de sa chute libre vers la terre, la courbure de la trajectoire diminue avec l'augmentation des vitesses horizontales. Si l'objet est lancé assez vite parallèlement à la terre, la courbure de sa trajectoire correspondra à la courbure de la terre.

Le vaisseau spatial accélère en permanence vers le centre de la Terre depuis qu'il tourne autour de la Terre. Son accélération radiale est simplement g, l'accélération de chute libre. En fait, le vaisseau spatial tombe vers le centre de la terre, à cause de la forme sphérique de la terre ; il n'atteint jamais la surface de la terre. Étant donné que le vaisseau spatial est en chute libre, tous les objets qu'il contient semblent être en apesanteur. Ainsi, aucune force n'est requise pour maintenir un objet tombant dans le cadre de référence de l'engin spatial ou du satellite. Un tel système est appelé système sans gravité.

http://www.physicsclassroom.com/class/circles/Lesson-4/Weightlessness-in-Orbit

L'apesanteur en orbite

Les astronautes en orbite terrestre sont en apesanteur pour les mêmes raisons que les cavaliers d'un parc d'attractions en chute libre ou d'un ascenseur en chute libre sont en apesanteur. Ils sont en apesanteur car il n'y a pas de force de contact externe poussant ou tirant sur leur corps. Dans chaque cas, la gravité est la seule force agissant sur leur corps. Étant une force d'action à distance, elle ne peut pas être ressentie et ne fournirait donc aucune sensation de leur poids. Mais pour certain, les astronautes en orbite pèsent quelque chose ; c'est-à-dire qu'il y a une force de gravité agissant sur leur corps. En fait, sans la force de gravité, les astronautes ne seraient pas en orbite circulaire. C'est la force de gravité qui fournit la force centripète requise pour permettre l' accélération vers l' intérieurqui est caractéristique du mouvement circulaire. La force de gravité est la seule force agissant sur leur corps. Les astronautes sont en chute libre. Comme le cavalier du parc d'attractions qui tombe et le cavalier de l'ascenseur qui tombe, les astronautes et leur environnement tombent vers la Terre sous la seule influence de la gravité. Les astronautes et tout leur environnement - la station spatiale avec son contenu - tombent vers la Terre sans entrer en collision avec elle . Leur vitesse tangentielle leur permet de rester en mouvement orbital tandis que la force de gravité les tire vers l'intérieur.

Un volant se présente sous la forme d'un disque circulaire uniforme de rayon 1 forme masse 2kgtravail effectué sur le volant pour augmenter sa fréquence de rotation
de 5tr/sec à 10tr/sec

Lorsqu'un satellite tombe librement dans l'espace, tout ce qui se trouve dans ce système en chute libre semblera en apesanteur. Peu importe où se trouve l'objet, qu'il tombe sous la force d'attraction de la terre, du soleil ou d'une étoile lointaine. Considérons le comportement d'un projectile tiré parallèlement à la surface horizontale de la terre en l'absence de frication de l'air. Si le projectile est lancé à une vitesse de plus en plus grande, alors pendant sa chute libre vers la terre, la courbure de la trajectoire diminue avec l'augmentation de la vitesse horizontale.

Si l'objet est lancé assez rapidement parallèlement à la terre, la courbure du chemin correspondra à la courbure de la terre. De cette façon, le vaisseau spatial fera simplement le tour de la terre. Le vaisseau spatial tombe vers le centre de la terre. Tout le temps, mais la courbure de la terre empêche le vaisseau spatial de frapper. Étant donné que le vaisseau spatial est en chute libre, tous les objets qu'il contient sembleront être en apesanteur. Ainsi, aucune force n'est nécessaire pour maintenir un objet tombant dans le cadre de référence de l'engin spatial ou des satellites.