La gravité et l'impesanteur

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3-La théorie d'Einstein

Pour terminer sur la gravité et l’impesanteur, j’aimerais vous exposer les différentes théories qui gravitent autour de ce sujet. Au fil des années plusieurs scientifiques se sont penchés sur le sujet de la gravité.

Par exemple, il y a la célèbre théorie de Einstein sur le fait que la masse des objets déforme l’espace temps. C’est la théorie de la relativité général. Pour Einstein le mouvement d’un corps n’est pas déterminé par des forces mais par le configuration de l’espace-temps.

D’après Newton, la Terre tourne autour du Soleil car celui-ci exerce une force gravitationnelle sur notre planète. Mais pour Einstein, c’est une perturbation de l’espace-temps introduite par la masse du Soleil qui est à l’origine du mouvement de la Terre.

Pour mieux comprendre cette théorie, imaginez une sorte de feuille en plastique qui formerait un plan et représenterait l’espace. Sur ce plan mettez un objet lourd qui représenterait le soleil. Lorsque cet objet lourd sera posé sur le plan, celui-ci se déformera pour créer une sorte de cône autour du « Soleil ». Le schéma ci-après montre cette réprésentation.

[pic 10]

Maintenant imaginez que vous faite rouler une bille sur le coté du cône, normalement lorsque cette bille passera à proximité du cône, la trajectoire de cette bille sera modifiée et formera une courbe. Elle se mettra à tourner autour de l’objet de masse la plus importante. Le mouvement de la bille n’est donc pas créé par une force mais par la déformation de l’espace à proximité de l’objet de masse la plus importante (ici le Soleil, une étoile).

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II-L’impesanteur à l'aide des vols Air Zéro G :

Introduction :

Au cour de notre TPE nous avons cherché différents moyens de simuler la gravité notamment dans le cadre de l'expérience que nous avons réalisé afin de mieux comprendre ce qu'est l’impesanteur, nous avons pour cela décidé de nous appuyer sur le fonctionnement des vols paraboliques Air Zero G.

Qu'est-ce que le Air Zéro G ?

Le Air Zéro G est un Airbus A310 fabriqué en juin 1989 et ayant servi à l'état Allemand pour le transport du gouvernement. Il a ensuite été acheté par Novespace qui l'a par la suite aménagé pour les vols paraboliques à partir d'octobre 2014 succédant ainsi à l'Airbus A300 ZERO-G après 17ans de service. De même que son prédécesseur, l’A310 ZERO-G est aujourd'hui le plus gros appareil au monde ayant la capacité d'emporter des passagers et des expériences et permettant l'accès à l’apesanteur. Ainsi, il peut emporter jusqu’à 40 passagers à son bord réparti dans un volume de 200m3 . [pic 11]

Il existe également plusieurs autre Avions 0G appartement à d’autre entreprises tel que le Boieng 727 au Etats-Uni.

Le vol parabolique est donc un des rares moyens de créer une situation de micropesanteur pendant environs 22sec.[pic 12]

Il permet d'embarquer les expérimentateurs et leurs expériences ce qui est impossible en tour de chute et très rare dans les stations orbitales par exemple. Les inconvénients des vols paraboliques sont la faible durée et la qualité de l’apesanteur simulé pour les vols paraboliques on parle alors de micropesanteur. Généralement, un vol 0G effectue 15 paraboles :

La première simule la pesanteur martienne à environ 0,38 g, la seconde la pesanteur lunaire à environ 0,165 g (le 1/6° de la pesanteur terrestre), et les 13 suivantes sont proches de 0 gs.

Caractéristiques principales : [pic 13]

Type

Airbus A310-300

Numéro de série

498

Immatriculation

F-WNOV

Date de fabrication

Juin 1989

Longueur

46,6 mètres

Envergure

43,9 mètres

Diamètre du fuselage

5,3 mètres

Zone d'évolution ZERO-G

200 m³

Son fonctionnement :

Rappelons qu'un objet est soumis à l'impesanteur lorsque l'ensemble des forces gravitationnelles auxquelles il est soumis sont nul. L'objectif du vol parabolique est de reproduire une trajectoire la plus proche possible de la parabole décrite par un objet lancé à la même vitesse de l'avion, afin que les expériences situées à l'intérieur de l'avion soient en état de micropesanteur. L'avion se positionne tout d'abord similairement à un vol commercial de voyage, à une altitude d'environ 6000 mètres à vitesse constante de 800 km/h. [pic 14]

L'avion se positionne tout d'abord similairement à un vol commercial de voyage, à une altitude d'environ 6000 mètres à vitesse constante de 800 km/h.

La mise en micropesanteur s'effectuent en 3 étapes :

- L'avion se cabre de plus en plus vers le haut pendant environs 20 seconde, les passagers et le matériel sont alors en hyperpesanteur très alourdis à une force de 1,8 g, ils pèsent alors 1,8 fois leur poids.

-les moteurs sont ensuite coupé, les passagers sont allégés à 0 g (d'où l'appellation "avion zéro g") et de poids nul par rapport à l'avion et se mettent à flotter à l'intérieur.

-L'avion reprends de l'élan, les passagers et le matériel sont alors de nouveaux en hyperpesanteur très alourdis à une force de 1,8 g.

Caractéristiques des manœuvres paraboliques :

Durée d'apesanteur (0g)