C'est la différence entre voler et en orbite . En orbite, vous tombez en effet vers la terre, mais le vaisseau spatial l'est aussi, et vous allez assez vite pour que vous continuiez à rater la terre.

Dans un avion, parce qu'il reste en l'air à cause de la portance il ne tombe pas . C'est pourquoi vous ressentez l'attraction de la gravité dans un avion.

Certains avions sont conçus pour ressentir l'apesanteur, voir Comète Vomit.

Pourquoi ressentons-nous la gravité dans un avion?

Exactement pour les raisons pour lesquelles nous ressentons la gravité lorsque nous voyageons en train:

• Nous ne sont pas en chute libre (le plancher de la cabine empêche que cela se produise).
• Nous ne sommes pas à une vitesse orbitale d'environ 28 460 km / h.
• Nous ne volons pas beaucoup courbes serrées qui pourraient créer une chute libre (mais seulement pendant quelques secondes de toute façon).

Gravité et poids

Tout est lourd partout dans le cosmos dès qu'il est soumis à une accélération (par exemple, une accélération gravitationnelle, mais sans s'y limiter) et qu'il essaie de s'opposer à cette accélération.

Il n'y en a donc que deux signifie pour échapper aux effets d'accélération de la gravité:

• Supprimez la gravité avec une autre accélération exactement opposée. C'est "la voie satellite". La vitesse propre du satellite et sa trajectoire circulaire créent (vue du satellite) une accélération centrifuge exactement opposée à l'accélération gravitationnelle. Les effets des deux accélérations disparaissent.

• Supprimez tout ce qui empêche la gravité d'agir pleinement, c'est "la voie de la chute libre". La gravité veut que nous tombions, puis nous enlevons tout ce qui nous empêche de tomber, à commencer par le sol et / ou le sol. Quand nous sautons d'une certaine hauteur, nous sommes en micro-gravité pendant une courte période, puis à l'hôpital si nous sous-estimons le temps. C'est aussi ce que font certains avions pendant 30s pour entraîner des astronautes (" vol 0G"). Tant que la gravité existe toujours, ses effets sont annulés en accélérant avec le "flux gravitaire".

Dans les deux cas, l'avion et le satellite subissent une "micro-gravité" ( ce qui signifie une gravité résiduelle de l'ordre de quelques $ \ small \ mu g $). Toute masse soumise à la micro-gravité est (presque) en apesanteur.

^{Pour les physiciens ici, il y a en fait un cas unique, car un satellite en orbite est également en chute libre et il n'y a pas de force centrifuge, à condition de sélectionner le cadre de référence approprié pour l'observateur ( un cadre inertiel). Si nous voulions être encore plus rigoureux, Einstein a également perçu l'intuition que la gravité est en fait fictive (si je puis dire) elle-même, une idée qui l'a conduit à la découverte de la relativité générale et de l ' espace courbure temporelle}

Vitesse constante vs vitesse constante

Comment se fait-il qu'un avion vole à une vitesse constante la vitesse subit la gravité?

La micro-gravité ne se produit jamais dans une trajectoire à vitesse constante.

La raison en est que la vitesse constante est une vitesse constante et une direction constante :

• Une vitesse constante signifie que nous ne sommes pas en chute libre, sinon nous accélérerait vers la Terre.

• Une direction constante signifie que nous ne créons pas non plus d'accélération centrifuge, car cela nécessite un changement de direction.

Lorsque les satellites sont en orbite circulaire, ils ne sont pas à vitesse constante, ils sont à vitesse constante.

Suite à leur ou bit, la direction de leur déplacement est constamment ajustée, donc la vitesse varie constamment, ce qui leur permet de créer une accélération centrifuge exactement opposée à la gravité.

Peut-on créer de la micro-gravité sur un avion (ou sur un train) se déplaçant horizontalement?

Horizontal ne signifie pas "en ligne droite". Cela signifie à angle droit par rapport à la direction de la gravité (la verticale locale), donc lorsque nous nous déplaçons horizontalement sur de grandes distances, nous suivons en fait la courbure de la Terre.

Si l'avion / train suit la courbure de la Terre (donc change constamment de direction), nous pourrions en théorie atteindre la micro-gravité, mais à la condition de voyager très vite, un peu plus vite que l'ISS ( 27 560 km / h à l'heure actuelle), soit environ 28 460 km / h. Dans ce cas, nous sommes en orbite à une altitude zéro (la trajectoire orbitale ne dépend pas de l'altitude).

Ce n'est pas possible en pratique, une énorme quantité de puissance serait nécessaire et tout fondrait à cause du frottement .

Micro-gravité dans un avion volant une courbe spécifique

Mais comme expliqué dans Peut-on voler à l'envers avec un verre d'eau reste plein en raison des forces g?, nous pouvons créer de la micro-gravité en suivant une trajectoire spécifique. Dans ce cas, la vitesse qui nous manque est remplacée par des changements de direction constants le long de la courbe. Cela donne de belles vidéos, comme le drôle de chien en apesanteur avec les deux mecs imperturbables:

^{Source sup >}

Pour résumer

L'apesanteur est la conséquence d'être soumis à une micro-gravité qui peut être obtenue:

• À vitesse constante, nous devons suivre une courbe qui crée une accélération exactement opposée à la gravité. Cela nécessite soit de se déplacer à une vitesse élevée et spécifique (vitesse orbitale), soit de faire des virages relativement serrés à vitesse limitée.

• En chute libre, nous devons suivre la trajectoire descendante et l'accélération permanente dictées par gravité, ce qui signifie, par ex. en 35 secondes, et 6 km plus bas, nous nous déplaçons déjà en hypersonique! Pas si confortable, et ce n'est que pour les 35 premières secondes!

Pour une microgravité réalisable et durable à basse altitude, les deux techniques doivent être combinées.

Vous ne ressentez jamais la gravité du tout ^† , ni en orbite, ni en avion, ni sur un sol solide non plus.

Ce que vous ressentez au sol, c'est la terre qui pousse contre vos pieds , avec une force qui annule exactement l'accélération gravitationnelle. Dès que vous arrêtez cette force, par exemple en coupant les cordes dans un ascenseur, l'accélération gravitationnelle modifierait très rapidement votre vitesse, vers le bas, ce qui bien sûr vous ramènera inévitablement au sol (où elle réaffirmera blessant sa force ascendante ...) dans des situations comme un ascenseur. Nous sommes complètement habitués à cette force ascendante en tant qu'état normal, à tel point que nous ne la remarquons même pas comme une force et parlons plutôt de «force gravitationnelle descendante», mais physiquement, ce n'est pas vraiment la force qui est là.

Dans un avion, la situation est sensiblement la même: la force que vous ressentez est la force de l'air circulant autour des ailes, poussant tout l'avion vers le haut. Sans cette force, l'avion cesse rapidement de se déplacer à vitesse constante et se déplace à la place de plus en plus vite vers le sol.

Maintenant, pour une capsule spatiale en orbite, cela se produit en fait aussi: ici, il n'y en a pas. force contrecarrant l'accélération gravitationnelle, il est donc en chute libre. Mais comme il a une vitesse horizontale extrêmement rapide, il n’a pas assez de temps pour tomber au sol - il «rate la Terre» à la place et continue ainsi son orbite.

^† _{Le seul endroit où vous pourriez réellement ressentir la gravité elle-même est proche d'un trou noir, où votre corps serait étiré par les forces de marée ... mais jamais se produit dans un champ de gravité homogène , et tout champ suffisamment grand / éloigné est approximativement homogène.}

Oui, la vitesse n'est pas suffisante pour que cela soit facilement observable. Nous sommes en fait un peu plus légers dans un avion, car il fait également le tour de la Terre, tout comme le fait un vaisseau spatial, mais même pour le SR-71 à vitesse maximale (en supposant 3540 km / h = 983 m / s) l'effet est trop petit pour être raisonnable:

$$ g = \ frac {V ^ 2} {R} = \ frac {(983 \ frac {m} {s ^ 2}) ^ 2} {6400000 \ m} = 0,15 \ frac {m} {s ^ 2} = 0,015 \ g $$

(g est proche de 9,8 sur Terre). Ce n'est même pas vraiment mineur, mais je doute que l'accélération de 0,015 g soit très observable. Pour le Boeing 747 (en supposant 988 km / h), cela ne représente que 0,0011 g.

Ce n'est pas une gravité, vous sentez, mais le sol (siège, etc.) qui pousse contre vous. Vous ne ressentez jamais la gravité en soi, vous ressentez des forces sur votre corps qui contrarient la force de gravité. Dans l'avion volant, ces forces proviennent de la portance des ailes, mais en orbite, il n'y a pas de telle contre-force, donc vous vous sentez en apesanteur malgré la gravité.

Toute la sensation de poids vient à votre cerveau de divers capteurs de déformation ou de déformation dans vos tissus. Donc, pour ressentir du poids, il doit y avoir une force qui déforme votre corps. Un champ de gravité homogène (la gravité autour de la Terre est suffisamment homogène à ces fins) exerce exactement la même force sur chaque point de votre corps, ne provoquant donc aucune déformation.

Par contre, le sol, le siège, etc. votre corps uniquement localement et la force doit être "distribuée" à travers votre corps, ce qui provoque une tension dans les tissus et une "sensation de poids".

Un avion volant ne vole pas assez vite pour devenir en apesanteur. Une personne à l'intérieur d'un avion volant à altitude constante devient en apesanteur si la force centrifuge $ ^ 1 $ F $ _C $ = $ (m \ frac {V ^ 2} {R}) $ en suivant la courbure de la terre est égale à la force de gravité ($ m \ cdot g $).

$$ m \ cdot \ frac {V ^ 2} {R} = m \ cdot g \ Rightarrow V = \ sqrt {R \ cdot g} $$

Avec g = 9,81 m / s $ ^ 2 $ et R = 6400 km même à l'altitude de croisière, on obtient V = $ \ sqrt {9.81 \ cdot 6.4 \ cdot 10 ^ 6} $ = 80 000 m / s. À cette vitesse de 10 km au-dessus de la surface de la terre, vous serez en apesanteur

$ ^ 1 $ rend le graphique plus facile à comprendre.

Considérez les vols de "comète vomi", où ils suivent intentionnellement le même chemin plongeant qu'une boule de bowling "volerait" si la gravité la prenait. Si vous continuiez simplement cette trajectoire de vol, vous iriez SPLAT.

Les ailes sont une forme amusante, spécifiquement pour créer ascenseur . C'est pour qu'ils puissent créer une trajectoire de vol autre que celle-là .

La "gravité" que vous ressentez dans l'avion est que les ailes font leur travail. Les ailes elles-mêmes ont été ajustées pour contrer exactement la gravité, de sorte que la force est identique à la gravité. La raison pour contrer exactement la gravité est de rester à la même altitude, celle que l'ATC leur a assignée pour qu'ils ne touchent pas d'autres avions ...

... Ou (c'est un peu plus compliqué) à taux de montée / descente constant pour le confort et la simplicité des passagers. Si vous vous déplacez à une vitesse constante, l'accélération est nulle et la gravité est un effet d'accélération.

La réponse à cette question est on ne peut plus simple.

A une altitude donnée, il faut aller à une certaine vitesse, pour atteindre "l'apesanteur".

Au niveau de la mer , cette vitesse est de 28 500 mph.

À 30 000 pieds, cette vitesse est de 28 400 mph.

Dans un avion, vous n'allez pas assez vite.

C'est tout ce qu'il y a à faire.

Vous n'allez pas assez vite.

(Notez que l'on pourrait dire exactement la même chose d'un train ou d'une voiture. Si vous rouliez à 28 500 mph dans un TGV, vous obtiendrez l'effet "en apesanteur". Vous flotteriez, etc., à l'intérieur du TGV exactement comme les astronautes flottent à l'intérieur d'une station spatiale.)

Utilisez cette calculatrice, pour connaître la vitesse dont vous avez besoin pour différentes altitudes:

http://www.calctool.org/CALC/phys/astronomy/earth_orbit

XKCD a couvert cela en détail. Alors que les autres réponses couvrent tous les angles de physique, XKCD fait un excellent travail pour ramener la science à un niveau facile à comprendre (c'est moi qui souligne).

La gravité en orbite terrestre basse est presque aussi fort comme la gravité à la surface. La Station spatiale n'a pas du tout échappé à la gravité terrestre; il subit environ 90% de l'attraction que nous ressentons à la surface.

Pour éviter de retomber dans l'atmosphère, vous devez aller de côté vraiment, très vite.

La vitesse dont vous avez besoin rester en orbite est d'environ 8 kilomètres par seconde. Seule une fraction de l'énergie d'une fusée est utilisée pour sortir de l'atmosphère; la grande majorité est utilisée pour gagner de la vitesse orbitale (latérale).

Ceci nous amène au problème central de la mise en orbite: atteindre la vitesse orbitale nécessite beaucoup plus de carburant que d'atteindre la hauteur orbitale. Obtenir un navire jusqu'à 8 km / s nécessite beaucoup de fusées d'appoint. Atteindre la vitesse orbitale est déjà assez difficile; atteindre la vitesse orbitale tout en transportant suffisamment de carburant pour ralentir serait totalement irréalisable.

L'avion le plus rapide de tous les temps, le X15, n'a pas pu rester en orbite car il n'a parcouru que 2 km / s, soit 25% de la vitesse nécessaire.

Le boulet de canon de Newton.

https://en.wikipedia.org/wiki/Newton%27s_cannonball

Dans un avion, vous êtes le boulet de canon marqué " A ", et la seule chose qui vous empêche de plonger directement dans le sol est l'ascenseur généré par les ailes.