S'amuser avec la physique

Bonjour à tous, je viens vous proposer un petit "jeu" sur fond scientifique, qui permettrait de pouvoir échanger entre passionnés de physique s'il y en a sur le forum

Le principe est simple, je vous pose un problème physique à résoudre et celui qui trouve la réponse en propose un suivant (qui peut être calculatoire ou non) et ainsi de suite

Je commence tranquillement avec un petit problème assez plaisant (bien qu'assez facile, je précise qu'un diagramme d'espace-temps n'est pas nécessaire pour répondre).

Enoncé:

Deux vaisseaux spatiaux sont à l'arrêt et l'un derrière l'autre(notons les A et B, et avec A situé devant B ). Une ficelle de longueur L est attachée à l'arrière de A et à l'avant de B.

A t=0, les deux vaisseaux accélèrent de manière uniforme et linéaire. Ils restent bien l'un derrière l'autre et continuent d’accélérer uniformément.

Aucun facteur extérieur ne vient les perturber.

Question: Pourquoi peut-on dire que la corde finira-t-elle par casser? Pourquoi peut-on dire qu'elle ne cassera pas?

Bonjour, Waterfall !

Très bonne idée !

Mais dis-moi, que signifie "A t=0" ?

En physique, on choisi arbitrairement un temps t égal à 0 correspondant au début d'une action et ainsi avoir une échelle de temps par rapport à cette action (je suis surement pas très clair^^).

Un exemple vaut mieux qu'une explication

Imagine que tu tapes dans un ballon de foot au temps t = 0, alors au temps t = 2 secondes il sera par exemple à 5 mètres de toi Ca permet d'avoir une échelle de temps par rapport à l'action qui nous intéresse.

Ah ! Merci !

Ça ne serait pas une histoire de frottement, pour en revenir à ton énigme ?

Et peut-on poser une devinette ?

Dans l'espace les frottements sont négligeables

Petit indice, il est beaucoup plus simple de dire pourquoi la corde ne se casserait pas donc tu peux commencer à chercher par là

La corde ne se casserait pas parce que les fusées vont à la même vitesse ... ?

Mais une comète pourrait casser la corde si elle passe entre les deux fusées, non ?

La corde ne se casserait pas parce que les fusées vont à la même vitesse ... ?

C'est un peu l'idée, précise d'où tu regardes et ce que tu verrais et ce sera bon (et le terme vitesse n'est pas tout à fait adapté)

Par contre pour les astéroïdes... c'est sur que l'explication est plausible mais c'est pas vraiment le but du problème

Elle ne pourra pas casser car :

"Les deux vaisseaux accélèrent de manière uniforme et linéaire. Ils restent bien l'un derrière l'autre et continuent d’accélérer uniformément."

Elle pourra casser car :

Dans l'espace, il fait froid ... Donc ça congèle ! Au bout d'un moment, la corde finira par congeler, puis par casser !

Et si j'ai bon, pourrai-je poser une devinette simple (à propos s'un avion ) au lieu d'une énigme ?

Elle ne pourra pas casser car :

"Les deux vaisseaux accélèrent de manière uniforme et linéaire. Ils restent bien l'un derrière l'autre et continuent d’accélérer uniformément."

Je peux toujours pas accepter mais c'est l'idée

Quant au gel de la corde... il n'y a rien de tout ça, la raison découle de la relativité restreinte

Qui plus est ce n'est pas une énigme mais un vrai problème physique

Je peux toujours pas accepter mais c'est l'idée

 

Quant au gel de la corde... il n'y a rien de tout ça, la raison découle de la relativité restreinte

Je ne vois pas alors ! x)

Mais peut-être que d'autres personnes ont d'autres pistes ... ?

Tiens d'ailleurs ... Qu'est-ce que la relativité restreinte ?

Qui plus est ce n'est pas une énigme mais un vrai problème physique

Oui voilà !

Tiens d'ailleurs ... Qu'est-ce que la relativité restreinte ?

Très bonne question, je ne peux que te renvoyer ici: http://astronomia.fr/6eme_partie/RelativiteRestreinte.php

La réponse à pourquoi la corde casse-t-elle s'y trouve

En fait, j'ai tout un cours là-desdus ?

Difficile de compacter une telle théorie sans omettre d'éléments essentiels, et puis ça ne fait jamais de mal à la culture scientifique!

Tu as raison, je vais prendre un temps pour lire tout ça

Tu as raison, je vais prendre un temps pour lire tout ça

Si tu as des questions à ce sujet mp moi

Ce qui me paraît le plus simple, c'est le cas où l'accélération est différente entre les deux vaisseaux : si l'un des deux accélère plus que l'autre, la distance entre les deux vaisseaux finira par devenir plus grande que la longueur de la corde. Si la corde est attachée solidement, elle finit donc par se déchirer. Ou alors c'est l'attache qui se casse. (Et si la corde est infiniment solide, et l'attache aussi, dans ce cas c'est le vaisseau qui se déglingue. Et s'il est infiniment solide, alors il ne peut pas accélérer...)

Par contre je soupçonne que le cas où les deux vaisseaux accélèrent de la même façon (et avec une accélération est non nulle) est plus compliqué. À première vue, on aurait envie de dire qu'ils avancent à la même vitesse, donc que leur distance reste constante. Du coup, puisqu'on a pu attacher la corde, c'est que cette distance est inférieure à la longueur de la corde, et rien ne se passe. Mais je flaire un piège...

Effectivement le cas particulier ou ils accélèrent de manière différente correspond à ce que tu décris

Dans le cas ou ils accélèrent de la même façon, deux options:

- la corde casse

- la corde ne casse pas

Tu as traité le cas ou la corde ne se casse pas quand les 2 vaisseaux accélèrent de la même manière.

Cela dit il faut y apporter une légère (mais capitale) nuance.

Il faut préciser le référentiel employé car ces 2 cas correspondent en fait à 2 référentiels différents.

J'essaie :

La corde ne casse pas car dans les conditions énoncées la tension supplémentaire sur elle est nulle.

Elle finira par casser car la 1re fusée finira bien par tomber dans le champ gravitationnel d'un objet suffisamment massif, accélérera plus que la 2nde, ce qui augmentera progressivement la tension sur la corde jusqu'à ce qu'elle casse.

Je me rapproche de la réponse ?

Une autre idée plus simple :

- la corde ne cassera pas si les fusées accélèrent dans la même direction

- la corde finira par casser si la direction n'est strictement pas la même

J'essaie :

 

La corde ne casse pas car dans les conditions énoncées la tension supplémentaire sur elle est nulle.

 

Elle finira par casser car la 1re fusée finira bien par tomber dans le champ gravitationnel d'un objet suffisamment massif, accélérera plus que la 2nde, ce qui augmentera progressivement la tension sur la corde jusqu'à ce qu'elle casse.

 

Je me rapproche de la réponse ?

Pour la première réponse, c'est comme pour Bruno il manque la précision du référentiel. Une fois cette considération faite, il sera plus aisé je pense de comprendre le raisonnement pour trouver pourquoi la corde cassera.

Pour ta deuxième réponse, c'est de ma faute je vais éditer mon message, les vaisseaux ne reçoivent aucune perturbation extérieure quelconque

En gros si je devais récapituler:

- L'idée que les vaisseaux aient le même mouvement est effectivement ce qui explique le fait que la corde ne casse pas puisque les 2 vaisseaux vont rester avec un écart constant entre eux. Cela dit, pour que la réponse soit complète il faut préciser le référentiel.

- Une fois le référentiel de la question précédente, on se doute bien qu'il semble que la corde ne pourrait pas casser, il faut donc changer de référentiel d'étude.

- Une fois ce référentiel trouvé 2 pistes de réflexion sont possibles:

utiliser le facteur de Lorentz (méthode "calculatoire", utiliser l'expression faisant apparaître 1-v²/c² permet de mieux visualiser le phénomène) ou alors considérer dans ce référentiel la vitesse à un instant t des deux vaisseaux (fait intervenir la relativité de la simultanéité, je préfère personnellement utiliser le facteur de Lorentz)

A vos méninges

Une autre idée plus simple :

 

- la corde ne cassera pas si les fusées accélèrent dans la même direction

- la corde finira par casser si la direction n'est strictement pas la même

La direction ne peut pas EDIT: NE PAS être la même car les deux vaisseaux se suivent.

La direction ne peut pas EDIT: NE PAS être la même car les deux vaisseaux se suivent.

Bah oui ils peuvent se suivre avec 0,1 degré de différence.

Bon ok.

Bah oui ils peuvent se suivre avec 0,1 degré de différence.

 

Bon ok.

Haha, ce serait trop facile sinon

Mais tu n'es vraiment pas loin il te suffit de trouver de quel point de vue on voit les deux vaisseaux avec une distance constante entre eux et puis tu verras vite de quel point de vue on se place pour espérer voir cette satanée corde se casser!

J'étais plutôt en train de penser que si elles accélèrent constamment elles vont finir par atteindre des vitesses relativistes.

Haha j'y avais également pensé la première fois que j'ai vu le problème

À des vitesses relativistes la longueur rétrécit, mais bon la corde va rétrécir en même temps que la distance entre les fusées.

Sinon j'imagine que la différence de référentiel est sur la Terre vs dans la fusée comme dans tous ces problèmes mais je vois pas la réponse pour autant.

À des vitesses relativistes la longueur rétrécit, mais bon la corde va rétrécir en même temps que la distance entre les fusées.

 

Sinon j'imagine que la différence de référentiel est sur la Terre vs dans la fusée comme dans tous ces problèmes mais je vois pas la réponse pour autant.

Ne considère pas des vitesses relativistes, il faut justement faire cette distinction référentiel terrestre/vaisseau.

Allez un indice, en utilisant la méthode du facteur de Lorentz: on sait que dans le référentiel terrestre, la longueur de la corde est L. Que peut-on dire de la longueur propre?

C'est Lp.

Ok je sors.

C'est Lp.

 

Ok je sors.

Je ne pourrais malheureusement pas donner plus d'indices sinon je donne la réponse

Il y aurait-il une histoire de poids/masse ?