Définir le principe d'orbite ?

[LoarwennBZH]

Bonjour à tous et à toutes !

 

Par curiosité, j'ai recherché sur le net la définition de "orbite".

Sur le site Larousse on obtient, dans le cas de ce qui nous intéresse : Courbe décrite par une planète autour du Soleil, ou par un satellite autour de sa planète.

Alors, je dis oui, ok... mais là, on apprend juste que c'est le mouvement d'un corps autour d'un autre corps. Comment pourrait-on définir l'orbite avec, disons, une plus grande rigueur scientifique ? (En mentionnant l'état de chute libre, par exemple)

[Ygogo]

Bonjour

 

En mécanique Newtonienne, et dans un référentiel héliocentrique, tu peux dire que l'orbite est la trajectoire suivie autour du Soleil par un corps "en chute libre avec vitesse initiale " .

[Raoulklimber]

Je pense qu'on peut généraliser à :

L'orbite d'un corps est la trajectoire qu'un corps, en chute libre avec vitesse initiale, suit dans le champ de gravité d'un autre corps.

 

En relativité je dirais même que cette trajectoire est une trajectoire rectiligne (du point de vue du corps considéré) dans un espace courbe.

 

Non ?

 

Et j'ajouterais peut-être (parce que ça me parait logique du point de vue de la symétrie entre l'espace et le temps, mais j'ai quand même un sérieux doute, et la flemme d'essayer de le vérifier par le calcul) : une trajectoire uniforme (vitesse constante, toujours du point de vue du corps considéré) dans un temps courbe ?

[Leimury]

Comment pourrait-on définir l'orbite avec, disons, une plus grande rigueur scientifique ?

 

Bonjour,

 

Newton et Laplace ont plutôt bien réussi.

Par contre je ne comprends pas trop ce que tu appelles la chute libre dans ce contexte.

 

C'est justement la gravitation qui définit la notion de chute.

Quand tu regardes deux corps (ou plus), c'est plutôt le centre de gravité de l'ensemble qui va t'intéresser car il définira le point vers lequel tout chute.

Maintenant quand tu regardes plus localement ce qui se passe sur un corps c'est son centre de gravité à lui qui attire ce qui est dessus.

 

J'ai vraiment du mal avec ta notion de chute libre, que veux tu dire par là ?

 

Bon ciel

Modifié 21 mai 2015 par Leimury

[Raoulklimber]

Hello,

 

J'appelle "chute libre" l'état où le corps n'est soumis à aucune autre force que la gravité.

Rien (d'autre) ne retient le corps, ni ne modifie sa trajectoire, seule la gravité joue un rôle.

 

Je viens de vérifier et il semblerait que Wikipédia utilise à peu près la même définition que moi:

"Une chute libre est un mouvement principalement déterminé par la pesanteur : l'objet est soumis à une force unique, son poids, et les autres forces sont soit inexistantes, soit négligées" (http://fr.wikipedia.org/wiki/Chute_libre_%28physique%29)

['Bruno]

Il me semble qu'une orbite est une trajectoire périodique. Je ne vois pas ce qu'il y a à ajouter (une trajectoire tout court n'est pas une orbite, à partir du moment où il y a une périodicité du mouvement c'est le cas). Ce n'est pas forcément lié à la gravité puisqu'on peut parler de l'orbite des électrons autour du noyau.

[Coch]

Pour la chute libre, on peut prendre l'image suivante : si on lâche un caillou à vitesse nulle à 100 km dessus de la Terre, il va s'écrabouiller au sol, juste en dessous du point où il a été lâché. Si, au moment de le lâcher, on l'anime d'une certaine vitesse (une balle de fusil, p.ex.), il tombera aussi sur la Terre, mais plus loin que son point de lâcher. Si on continue à augmenter cette vitesse, à un moment le point de chute se trouvera en dehors de la Terre : le projectile est en orbite, sa chute ne s'arrête pas, et ce, pour un intervalle de vitesse qui est limitée par la vitesse de libération (il n'y a plus d'ellispe, elle est ouverte et le caillou ne revient jamais). Précisons que le caillou n'orbite pas autour de la terre, mais autour du barycentre forme par le caillou et la Terre (mais je doute que cela perturbe fort la Terre ). L'image de la chute libre est intéressante pour comprendre facilement la notion de courbure de l'espace-temps dû à la gravitation.

[Coch]

Ce n'est pas forcément lié à la gravité puisqu'on peut parler de l'orbite des électrons autour du noyau.

 

Bigre

[SagiLeSage]

Heuu je dirai simplement les lois de Kepler...

[philou31]

ICe n'est pas forcément lié à la gravité puisqu'on peut parler de l'orbite des électrons autour du noyau.

L'orbite des électrons autour du noyau, c'est un abus du langage (une simplification) lié au vieux modèle planétaire de la représentation d'un noyau.

Les électrons ne sont pas en orbite autour du noyau. Leur trajectoire n'est pas périodique.

[Leimury]

Je crains que tu ne cherches à compliquer les choses et à en mettre un peu trop dans le même concept.

 

L'orbite est très bien définie dans le dico :

http://www.larousse.fr/dictionnaires/francais/orbite/56322

 

La chute libre c'est autre chose qui n'a plus rien à voir si ce n'est la gravité.

 

Bon ciel

[Raoulklimber]

Eh oui c'est vrai j'avais oublié l'aspect périodique... qué ballot.

 

En effet, à la réflexion, ce n'est peut-être pas utile d'enculer les mouches, la définition de Bruno est plus simple et meilleure :

L'orbite est une trajectoire périodique elliptique.

 

J'ajoute elliptique, car si on définit une trajectoire périodique de forme rectangulaire, je suis pas sûr que j'oserais appeler ça une orbite...

[Lolo]

Il me semble qu'une orbite est une trajectoire périodique.

Dans la pratique, on parle d'orbite même si la trajectoire n'est que « quasi-périodique ». Par exemple, sur l'orbite de Mercure autour du Soleil, on peut mesurer un décalage du périhélie de Mercure.

[julon2000]

J'ajoute elliptique, car si on définit une trajectoire périodique de forme rectangulaire, je suis pas sûr que j'oserais appeler ça une orbite...

 

Pas sûr que l'ajout soit nécessaire ni correct vu qu'aucune orbite n'est parfaitement elliptique : la trajectoire est déformée par la présence d'autres corps, ou par des effets relativistes (comme la précession du périhélie dans le cas de Mercure).

[Raoulklimber]

Oui mais là on recommence à couper les cheveux en 4...

[pascal_meheut]

Pourquoi ? Une orbite n'est d'ailleurs pas forcément périodique ni elliptique. Il suffit de tourner autour d'un corps loin de la symétrie sphérique pour avoir une trajectoire nettement plus chaotique...

 

Ou d'être en orbite pas trop lointaine autour d'un couple d'étoiles dont les masses ne sont pas trop différentes.

 

Ca reste des orbites.

[Qorche]

Bonjour,

 

je vais sembler un peu scolaire dans mon intervention, excusez-m'en d'avance

 

L'orbite n'est rien de plus que la trajectoire décrite par corps soumis à un champ de forces (ex. la gravitation, mais ça marche aussi pour l'électrostatique) dans un référentiel. Et le référentiel fait partie intégrante de la définition de l'orbite

 

Ainsi, les orbites aux formes exotiques décrites par les objets gravitant aux points de Lagrange Terre - Soleil sont exprimées dans le référentiel tournant autour du Soleil avec la Terre. Dans le repère fixe attaché au Soleil, ces objets décrivent des orbites presque circulaires. Vous suivez encore ?

 

Quand on dit qu'un corps orbite autour d'un autre, c'est un abus de langage car tous les corps en interaction gravitent autour du centre de masse. Remarquez ce qui se passe lorsque vous tenez un enfant par la main et vous mettez à tourner avec lui, c'est la même chose.

 

Mais en général, parmi tous ces corps en interaction il y en a souvent un beaucoup plus lourd que les autres, par exemple une planète et ses satellites, ou une étoile et ses planètes. Du coup, le centre de masse est presque toujours à l'intérieur ou à proximité du corps le plus massif (donc confondu), d'où l'impression que les satellites tournent autour de la planète, et les planètes autour de leur étoile.

 

Une orbite n'est pas nécessairement périodique : si la vitesse entre les deux objets (supposés tous seuls) est suffisante, les deux objets ne vont pas rester liés et vont inexorablement s'éloigner l'un de l'autre. C'est ce qui se passe avec certaines comètes qui ne reviennent jamais autour du Soleil, et c'est aussi ce qui se passe lorsqu'une sonde spatiale s'approche d'une planète et est déviée par celle-ci sans être capturée. L'orbite décrite par rapport à la planète est (idéalement) une hyperbole. Ce cas où les objets ne restent pas ensemble est appelé état libre (non il ne s'agit pas d'une république bananière ).

 

Au contraire, si la vitesse entre les deux objets est trop faible, ceux-ci sont effectivement liés l'un à l'autre et évoluent l'un par rapport à l'autre suivant une trajectoire périodique dans le cas idéal (les deux objets sont totalement isolés dans l'espace) ou presque dans le cas réel (d'autres objets plus petits ou plus lointains agissent sur chacun des corps). On parle d'état lié. L'orbite est alors elliptique, voire circulaire dans le cas limite

 

Le plus souvent, comme un corps est beaucoup plus massif que tous les autres autour, c'est lui qui "mène la danse" et fait tourner les plus petits autour de lui. Mais les satellites entre eux, et d'autres corps plus distants (l'interaction gravitationnelle décroît fortement avec la distance) exercent des forces beaucoup plus faibles mais qui modifient les orbites à long terme.

 

Comme les modifications sont très lentes, les orbites décrites par les petits corps sont presque périodiques, c'est-à-dire qu'ils reviennent quasiment à la même place avec quasiment la même vitesse au bout d'une révolution. De sorte qu'on peut définir une orbite osculatrice à tout instant, déterminée exclusivement par la position et la vitesse du corps léger par rapport au corps massif. Cette orbite osculatrice présente les parfaites caractéristiques d'une orbite képlérienne et le corps s'en décale plus ou moins vite selon les perturbations qu'il subit (corps massif lointain, petit corps proche, asphéricité du corps massif auquel il est lié...).

 

J'espère ne pas avoir été trop complexe dans mes explications

Modifié 21 mai 2015 par Qorche

['Bruno]

Coch : révise le modèle de Bohr, tu verras qu'on parle bel et bien d'orbite des électrons.

 

L'orbite des électrons autour du noyau, c'est un abus du langage (une simplification) lié au vieux modèle planétaire de la représentation d'un noyau.

Tout à fait. N'empêche qu'à cette époque on parlait d'orbites. C'est donc bien une illustration du fait qu'une orbite n'est pas forcément liée à la gravité. Si on veut définir le mot « orbite », il faut que la définition s'applique aussi aux orbites des électrons (issus du modèle de Bohr).

 

L'orbite est très bien définie dans le dico :

http://www.larousse.fr/dictionnaires...s/orbite/56322

Voyons ça : « Trajectoire fermée d'un corps animé d'un mouvement périodique. «

Voilà ! Très bien !

 

Raoulklimber : ne mets pas « elliptique «, c'est une précision superflue.

 

Lolo : en effet la périodicité n'est pas exacte. D'ailleurs exactement périodique, à mon avis ça n'arrive jamais.

 

C'est ce qui se passe avec certaines comètes qui ne reviennent jamais autour du Soleil, et c'est aussi ce qui se passe lorsqu'une sonde spatiale s'approche d'une planète et est déviée par celle-ci sans être capturée. L'orbite décrite par rapport à la planète est (idéalement) une hyperbole.

Je ne crois pas qu'on parle alors d'orbite, juste de trajectoire. Non ?

Modifié 21 mai 2015 par 'Bruno

[Raoulklimber]

Ok.

 

Moi j'aime bien la définition de Qroche : on parle en effet d'orbite même pour des objets non périodiques...

 

Bref je dirais qu'on est tous d'accord sur les grandes lignes, mais que dans le détail chacun à son avis, et certains changent d'avis et/ou utilisent différentes définitions selon les circonstances.

['Bruno]

Je pense que réellement le mot « orbite » doit faire référence à quelque chose de périodique. Par exemple en maths, dans la théorie des groupes, lorsqu'une opération issue d'un élément boucle périodiquement, on appelle orbite tous les éléments du bouclage. Ce n'est pas par hasard si on a choisi ce terme.

[SagiLeSage]

Pour les comètes, ce sont bien des orbites hyperboliques. Le fait que ce soit un cercle parfait, une ellipse ou une hyperbole et qu'il soit périodique ou non importe peu, cela reste une orbite avec juste tel ou tel paramètre qui diffère

 

C'est simplement la trace du mouvement d'un corp autour d'un autre, liés ensemble par la gravité.

La définition donnée au début par Loarwenn est très bien. Les explications de Qorche sont excellentes et je vois rien à y redire.

 

Si tu veux vraiment comprendre, scientifiquement parlant, l'orbite, va voir les lois de Kepler, et le problème à N corps.

[pascal_meheut]

Je pense que réellement le mot « orbite » doit faire référence à quelque chose de périodique. Par exemple en maths' date=' dans la théorie des groupes, lorsqu'une opération issue d'un élément boucle périodiquement, on appelle orbite tous les éléments du bouclage. Ce n'est pas par hasard si on a choisi ce terme.[/quote']

 

 

Et en maths, un anneau fait référence à Gollum et un corps à la médecine ?

[philou31]

Bruno tu étend l'utilisation du mot Orbite à des domaines autres que l'astronomie.

 

Dans ce cas on peut aussi prendre l'utilisation qui est faîtes du mot orbite en astronautique.

En astronautique, une orbite de transfert n'est pas périodique.

C'est peut-être un abus de langage, mais c'est le terme qui est utilisé dans ce domaine.

[syncopatte]

Ou alors là où il y a l'oeil...

 

Il y a les linguistes pour l’étymologie.

Les gens qui parlent le langage courant se contentent d'utiliser les mots, sans aller chercher des subtilités qui de toute façon ne seront jamais exactes scientifiquement parlant (par exemple la lune ne tourne pas autour de la terre mais autour du CG commun; et encore...)

 

Si ça ne plaît pas aux scientifiques, libre à eux d'inventer de nouveaux mots bien définis.

Une périorbite, une hyperbite...(bien pour le scrabble ça!)

 

Patte.

['Bruno]

Et en maths, un anneau fait référence à Gollum et un corps à la médecine ?

Je sens une certaine ironie dans cette question, comme si tu croyais que les mots « anneaux » et « corps » avaient été choisis arbitrairement. Or ce n'est pas le cas. Ces mots ont été choisis par les mathématiciens allemands du 19è siècle. Les anneaux sont des structures plus précises que les groupes, et les corps que les anneaux, du coup ces mathématiciens ont joué avec des synonymes de "groupe". En allemand, "ring" fait référence aux groupements d'entreprises, et "körper" a été choisi en référence aux corps d'armée, qui sont des groupes de divisions. Bref, les mots du jargon mathématique ont bel et bien des liens avec le langage courant (en tout cas pour les concepts de base).

 

Bruno tu étend l'utilisation du mot Orbite à des domaines autres que l'astronomie.

Pas du tout. Le mot "orbite" dont on parle dans cette discussion, ce n'est pas l'orbite en théorie des groupes. Si je parlais de l'orbite en théorie des groupes, c'était juste pour dire que les mathématiciens, lorsqu'ils avaient voulu nommer cet objet de nature périodique, s'étaient inspirés de la notion d'orbite, donc j'en déduisais que la notion d'orbite sous-entend la périodicité. C'était un indice, pas une preuve, bien sûr.

Modifié 22 mai 2015 par 'Bruno

[julon2000]

Pour les comètes, ce sont bien des orbites hyperboliques. Le fait que ce soit un cercle parfait, une ellipse ou une hyperbole et qu'il soit périodique ou non importe peu, cela reste une orbite avec juste tel ou tel paramètre qui diffère

C'est simplement la trace du mouvement d'un corp autour d'un autre, liés ensemble par la gravité.

 

Cette trace, c'est ce qui s'appelle la trajectoire; j'ai l'impression qu'il y a confusion entre cette dernière et la notion d'orbite. Et d'ailleurs je suis pas sûr que dans le cas d'une trajectoire hyperbolique on puisse parler d'orbite vu que dans ce cas la trajectoire n'est pas fermée

[pascal_meheut]

C'était un indice' date=' pas une preuve, bien sûr.[/quote']

 

Tu avais raison pour l'ironie parce que justement, je trouve que la rigueur est très, très loin.

 

Et les explications à postériori en revenant à l'allemand sont du même acabit : parce qu'il est bien évident que les noms sont très souvent choisis par analogie.

Et que justement, faire "des indices pas des preuves" par analogie en science sans étayer est la meilleure façon de se planter.

 

Surtout quand on explique le contraire de la NASA et des cours du MIT pour prendre 2 exemples que Google ramène sur sa 1ère page.

['Bruno]

Ça ne vaut pas la peine de déployer tout ton talent offensif pour me casser, et en plus ça parasite la discussion.

 

Si tu veux signaler que la NASA considère que les trajectoires ouvertes sont des orbites, tu peux le signaler normalement, comme un interlocuteur respectueux. Je ne savais pas que c'était le cas, et si quelqu'un de poli en parle, je l'écouterai (le lirai). D'ailleurs j'ai lu ton message respectueux de la page 1 et je suis d'accord avec (car quand on parle de périodicité, dans le contexte de la discussion, c'est au sens large, par exemple au sens où la comète de Halley revient périodiquement, même si sa "période" ne cesse de varier).

Modifié 22 mai 2015 par 'Bruno

[Lolo]

Je plussoie à ce que dit Bruno et j'admire la sagesse et le calme avec lesquels il a répondu.

 

Je n'ai pas lu les définitions de la NASA et du MIT. J'ai envie d'essayer d'en faire une par moi-même. Pour ce qui est des orbites gravitationnelles, je propose ceci : « un corps (supposé stable) est en orbite autour d'un autre (supposé stable aussi) si dans un référentiel porté par cet autre corps l'énergie potentiel du premier reste indéfiniment bornée entre deux valeurs limites strictement positives en l'absence de toute interaction extérieure. » Je vous laisse critiquer cette définition, je vois déjà trois façons (un peu tordue) de l'attaquer.

[pascal_meheut]

Ce qui provoque le ton "cassant", c'est la volonté de définir soi même "sa" notion d'orbite quand le concept est clairement défini, que la définition a été donnée ici par Qorche et qu'elle est accessible en 1 clic de moteur de recherche...

Je n'ai pas vu Bruno répondre au post de Qorche, juste repartir en boucle sur "c'est périodique, regardez en maths"...

 

Faire des analogies sur l'emploi dans un sens donné et dans une autre branche sans prendre la peine de regarder les définitions couramment admises n'apporte rien et de mon point de vue relève du même principe que celui des gens qui nous racontent "leur gravité" sans connaitre les théories actuelles.