Si la gravité disparaissait, la troisième loi de Newton ferait-elle remonter tout ce qui était pressé au sol par la gravité?
Si la gravité disparaissait, la troisième loi de Newton ferait-elle remonter tout ce qui était pressé au sol par la gravité?
Comme d'autres réponses l'expliquent, la troisième loi de Newton ne vous pousserait pas vers le haut, car la réaction disparaît dès que l'action (la gravité) disparaît.
Cependant, nous devons garder à l'esprit que nous sommes implantés sur plusieurs milliers de kilomètres de roches fortement comprimées par son propre poids.Si le poids disparaît soudainement, cette roche réagira comme un ressort et se projettera et n'importe quoi dans la surface à très grande vitesse dans l'espace.En fait, même les estimations approximatives les plus prudentes de la déformation élastique de la Terre dans son état actuel sont de l'ordre de plusieurs kilomètres, c'est donc le rebond assez instantané auquel nous pouvons nous attendre.
Oui, mais dans presque tous les cas, la poussée serait imperceptible.
Les forces de réaction des surfaces se produisent lorsque les molécules du mur sont déplacées de leur position d'équilibre. Plus ils sont poussés, plus ils sont déplacés, et plus ils sont déplacés, plus ils sont repoussés. Lorsque vous vous tenez sur une surface sans tomber, c'est parce que vous avez suffisamment déplacé la surface pour que la force de réaction corresponde à votre poids.
À titre d'exemple extrême, imaginez-vous debout sur un trampoline. Les personnes plus lourdes font couler la surface du trampoline plus bas que les personnes plus légères. La même chose est vraie sur les surfaces dures, mais le déplacement est fondamentalement imperceptible.
Si vous supprimiez soudainement la gravité, la force de réaction de la surface déplacée serait toujours là et vous repousserait jusqu'à ce que l'équilibre de la surface soit rétabli.
Encore une fois, imaginez-vous debout sur un trampoline avec des poids lourds. Lorsque vous jetez les poids, le trampoline commence à vous pousser jusqu'à ce que vous atteigniez un nouvel équilibre. Si les poids étaient suffisamment lourds, ils pourraient même vous lancer dans les airs.
La même chose se produirait sur des surfaces plus dures, mais la durée pendant laquelle la force de réaction restante agirait sur vous serait minime et vous ne remarqueriez pratiquement aucun effet.
Vous pouvez simuler cette expérience dans la vraie vie avec un électroaimant.
Par exemple, vous pouvez tenir une plaque d'acier orientée verticalement par un électroaimant orienté horizontalement, de sorte que la plaque puisse tomber librement lorsque l'électroaimant est hors tension.
Si la plaque tombante a une composante de vitesse horizontale et décrit une parabole, vous pouvez conclure que la force normale l'a poussée.Si l'assiette tombe tout droit, vous pouvez conclure qu'il n'y a pas eu de poussée.
Même sans effectuer une telle expérience, vous pouvez probablement prédire que la plaque tombera tout droit.C'est parce que la force normale est une force de réaction et qu'elle ne dépasse jamais la force appliquée qui la provoque, que ce soit l'attraction électromagnétique ou la gravité.Ainsi, à mesure que la force appliquée disparaît, progressivement ou soudainement, la force normale disparaîtra avec elle et, par conséquent, il n'y aura aucune poussée.
Non. La seule raison pour laquelle une force de réaction existe est que vous appuyez sur le sol en raison de la gravité qui vous tire vers le bas.
Peut-être une façon de visualiser cela est d'imaginer un bloc sur une pente à un angle $ \ theta $ par rapport à l'horizontale.
Lorsque $ \ theta = 0 $ (c'est-à-dire que la pente est plate), le bloc a une force $ mg $ down et donc la réaction vers le haut est $ R = mg $ .
Alors que $ \ theta $ croît régulièrement, la force vers le bas est toujours $ mg $ , mais maintenant la force de réaction (qui est la force à angle droit par rapport à la pente) devient $ R = mg \ cos \ theta $ .
Imaginez que cette surface ait un très grand frottement, de sorte que vous puissiez obtenir un $ \ theta $ assez grand sans que le bloc glisse vers le bas. Lorsque vous atteignez enfin un $ \ theta $ suffisamment grand, le bloc glissera parallèlement à la pente. Notez que si $ R $ avait conservé sa valeur de $ mg $ , le bloc aurait maintenant accéléré loin de la pente, ce qui n'arrive pas.
$ \ def \ vB {\ vec B} \ def \ vR {\ vec R} \ def \ vW {\ vec W} $ Je souhaite m'opposer au concept même d '"action et réaction". C'est vrai que ça remonte à Newton, qui dit (Principia) Actioni contrariam sempre et aequalem esse reactionem [A chaque action il y a toujours une réaction égale opposée].
Pourtant, il ajoute aussi sive corporum duorum actiones in se mutuo semper esse aequales et in partes contrarias dirigi [ou les actions mutuelles de deux corps l'un sur l'autre sont toujours égales et dirigées vers des parties contraires. ]
Il existe une différence importante entre les deux formulations. Dans le premier il y a une asymétrie, qui peut être vue comme temporelle (action avant, réaction après) ou même causale (action = cause, réaction = effet). Le second au contraire est complètement symétrique: il y a des actions mutuelles de deux corps, toujours égaux mais opposés.
Malheureusement dans le langage courant (pas seulement en anglais) le premier phrasé a prévalu et est utilisé aussi dans des contextes très éloignés de la physique. Mais la forme symétrique est bien meilleure et plus proche de notre façon actuelle de voir les phénomènes, où nous sommes toujours en présence d'une interaction , sans asymétrie causale ou temporelle.
Laissez-moi vous expliquer tout cela avec un exemple familier. Il y a une table ou un bloc de marbre avec une surface horizontale. J'ai une brique dans la main et je la pose doucement sur la surface. Il reste là - que s'est-il passé? Quelles forces et comment sont-elles nées?
L'analyse répète ce qui a déjà été dit dans d'autres réponses. Deux forces opposées agissent sur la brique: l'une $ \ vW $ vers le bas (gravité) l'autre $ \ vR $ span> vers le haut (la réaction de l'avion). Je sais qu'ils sont opposés grâce à la deuxième loi: si la brique reste immobile, la force nette agissant dessus doit être nulle: $$ \ vR = - \ vW. \ tag1 $$
Ensuite, la troisième loi dit qu'il doit y avoir une force $ \ vB $ que la brique applique à la surface: $$ \ vB = - \ vR. \ tag2 $$ De (1) et (2) on déduit $$ \ vB = \ vW. $$ En mots: la brique s'applique à la surface sous une force égale à son poids . Il est très important de noter que cela est vrai car la brique est toujours . Si je l'avais laissé tomber de loin, lors d'une collision, nous aurions mesuré $ | \ vB | \ gg | \ vW | $ , avec (2) restant valide .
Jusqu'à présent, je n'ai répondu qu'à une question partielle: quelles forces y a-t-il? Et j'ai remarqué que mon analyse se réfère à l'état d'équilibre. Cela ne dit rien de ce qui se passe auparavant et pourquoi ces forces se développent.
Une réponse plus approfondie nécessite un examen plus approfondi des surfaces de la table et de la brique. Ceux-ci sont constitués d'atomes, mais il faut tout de suite noter qu'à l'échelle atomique (et à une échelle beaucoup plus élevée également) les surfaces sont loin d'être lisses. Ils sont pleins de fosses, de pics, de rayures, de crêtes ... de toutes sortes d'irrégularités, bien plus grosses que les atomes individuels. Le résultat est que la rencontre entre la brique et la table intéresse d'abord un fraction minimale des atomes présents aux surfaces.
Afin de voir clairement ce qui se passe, il est utile de se placer dans un cadre de référence se déplaçant à une vitesse égale à la moitié de la $ v $ de la brique. Dans ce cadre, la brique se déplace vers le bas avec une vitesse $ v / 2 $ , la table vers le haut avec la même vitesse. Notez que ce n'est pas c.o.m. frame, mais nous donne une vue symétrique de l'interaction qui a lieu.
Pendant l'approche (d'abord guidé par ma main, n'oubliez pas) la distance entre la table et la brique diminue, jusqu'à ce que certains atomes entrent en contact. Plus précisément: on sait que les forces interatomiques dépendent fortement de la distance. Ils sont négligeables si les centres des atomes sont distants de plus d'un nanomètre et deviennent très forts et répulsifs à une distance moindre. Bien sûr, les forces agissent sur les deux atomes qui s'approchent l'un de l'autre et sont de grandeur égale (troisième loi de Newton).
L'effet immédiat de ces forces est de déplacer les atomes en interaction de leurs positions d'équilibre dans les solides auxquels ils appartiennent. Au fur et à mesure que l'on approche, le nombre d'atomes en interaction augmente et leurs déplacements augmentent également. Lorsque le nombre d'atomes en contact est suffisamment grand, les forces résultantes sur la table et la brique deviennent appréciables à une échelle macroscopique. Celui agissant sur table n'a aucun effet, car il est fixé au sol. Au contraire, la force sur le la brique contraste la gravité - puis de manière automatique ma main répond en réduisant sa propre force, qui était nécessaire pour soutenir la brique dans son mouvement lent vers le bas. Enfin, un point est atteint lorsque ma main devient inutile: la force de la table sur la brique égale la gravité et même la surmonte, ralentissant le mouvement de la brique et la réduisant à un arrêt. Maintenant l'équilibre final est établi.
Les intensités des forces sont celles décrites précédemment. La seule caractéristique supplémentaire de l'équilibre final - bien que peu appréciable - est une déformation statique des deux corps. Pas la table seule, la brique aussi. Le degré de déformation de chaque corps dépend de sa rigidité: une table en bois donnera plus qu'une brique, une en marbre de moins (je crois).
Il se passe quelque chose de similaire en ce moment ...
Le rebond post-glaciaire désigne l'effet du mouvement de la terre vers le haut, après la fonte des glaciers de la dernière période glaciaire, qui se pressaient sur la terre.
Ceci est une incarnation indirecte du phénomène que vous avez décrit dans votre question.Enlevez le truc, c'est-à-dire la compression, et le truc se détendra.
Je suis d'accord avec le commentaire de David selon lequel c'est une question de construction du monde.Mais en la traitant comme une vraie réponse, je dirais, prenez la science et mettez-la au rebut.La troisième loi de Newton n'est pas une chose indépendante, c'est essentiellement la conservation de l'élan qui sera brisée.Cela implique la rupture de l'invariance translationnelle.Cela signifie probablement la rupture de l'invariance de Poincaré au niveau microscopique.C'est à dire.Les particules telles que nous les connaissons n'existent plus et nous nous retrouvons avec un gros gâchis.La physique se réorganise-t-elle dans un autre ensemble de représentations qui est toujours auto-cohérent?Ou nous reste-t-il un univers qui n'est tout simplement pas cohérent du tout (difficile de comprendre ce que cela signifierait)?
En gros, si vous modifiez un petit détail de la physique existante, vous vous retrouverez probablement avec un désordre incohérent.
P.S .: J'aime toujours la question et les autres réponses qui se concentrent uniquement sur cette loi et ignorent les incohérences possibles avec le reste de la science.Mais je pensais qu'une réponse de ce genre manquait toujours.
Si la gravité disparaissait, la Terre serait déchirée à cause de sa rotation, les morceaux s'envolant dans toutes les directions dans le plan de rotation, tout comme un objet que vous faites tourner sur une ficelle s'envolera si la ficelle se brise.
La planète n'est déjà pas une sphère parfaite, mais quelque peu écrasée. Ceci est dû à la force centrifuge. C'est la gravité qui la maintient aussi sphérique qu'elle l'est. Sans gravité, il écraserait grotesquement et se désintégrerait.
Vous ne vivrez peut-être pas assez longtemps pour en être témoin. Au moment où la gravité disparaîtrait, l'atmosphère se dépressuriserait rapidement. Sans gravité, il n'y a pas de pression d'air. Vous serez probablement gravement blessé par la dépressurisation et perdrez connaissance.
Pensons une minute, cependant, à une planète qui ne tourne pas et oublions l'atmosphère pendant une seconde. La gravité crée d'immenses pressions à l'intérieur de la planète. Si la gravité disparaît soudainement, cette pression est relâchée, comme la libération d'un ressort enroulé. Cela va provoquer une activité tectonique et volcanique, au moins pendant le bref instant avant que tout ne commence à se désagréger complètement. Dans cet instant de perte de gravité, la planète entière se dilatera soudainement comme une boule de caoutchouc qui a été comprimée de toutes les directions et soudainement libérée. Cette expansion soudaine aura pour effet d'éjecter tout ce qui se trouve à la surface, comme un coup de pied de l'intérieur.
En l'absence de gravité, rien n'est poussé vers le haut car aucune force ne le pousse.Chaque objet fixe restera fixe et tous les autres ont tendance à flotter, car rien ne le fait tomber.
Je pense qu'il y a une certaine confusion ici entre paires de forces et force opposée . Supposons que vous ayez une personne, un sol et la Terre. Appelons $ F_1 $ la force que la Terre exerce sur la personne. La personne exercera également une force sur la Terre. Appelez cela $ F_2 $ . La personne exercera une force sur le sol. Appelez cela $ F_3 $ . Le sol exerce une force sur la personne. Appelez cela $ F_4 $ . $ (F_1, F_2) $ et $ (F_3, F_4) $ sont des paires de force. $ F_4 $ est une force opposée à $ F_1 $ . Pour les paires de forces et les forces opposées, il existe deux forces dans des directions opposées, mais avec des paires de forces, le corps source et le corps affecté sont permutés. Par exemple, pour $ F_1 $ , la source est la Terre et le corps affecté est la personne, pour $ F_2 $ la source est la personne et le corps affecté est la Terre. Pour les forces opposées, le corps affecté est le même.
La troisième loi de Newton dit que chaque force vient dans une paire de forces, mais elle ne dit pas que chaque force a une force opposée; si c'était vrai, rien ne bougerait jamais. Si vous supprimiez $ F_1 $ , alors $ F_4 $ resterait, et donc la personne serait poussé vers le haut. Cependant, cela n'est pas dû à la troisième loi de Newton, sauf en ce que la raison pour laquelle $ F_4 $ existe en premier lieu est due à des processus physiques, dont la troisième loi de Newton est un facteur: $ F_1 $ pousse la personne dans le sol, cela provoque $ F_3 $ , et $ F_4 $ est livré avec $ F_3 $ dans le cadre de la paire de forces. Si $ F_4 $ est finalement causé par $ F_1 $ , ce n'est pas la "force égale et opposée" à $ F_1 $ dont parle la troisième loi de Newton. Cette force est $ F_2 $ , la force d'attraction que la Terre ressent vers la personne (en raison de la grande masse de la Terre, l'accélération que cette force provoque est extrêmement faible, et donc il est souvent ignoré). Si $ F_1 $ disparaissait, $ F_2 $ disparaîtrait également. $ F_4 $ resterait, au moins pendant un moment (une fois que la personne est suffisamment poussée, $ F_4 $ span > disparaîtrait), et donc $ F_3 $ resterait également. Autrement dit, la personne ne serait plus poussée dans le sol par gravité, mais elle exercerait toujours une force descendante sur le sol. Imaginez un ressort pressé contre un bloc: si vous lâchez prise, le ressort poussera le bloc, et le ressort sera alors accéléré dans l'autre sens.
La deuxième loi de Newton est plus pertinente que la troisième loi: si une personne ne subit pas d'accélération (dans le cadre de référence de la Terre) avec la gravité, les forces nettes agissant sur elles doivent être nulles, il doit donc y avoir une autre force.que la gravité.Si cette force persiste après la disparition de la gravité, alors la force nette est maintenant vers le haut.
Comme nous le sommes dans Physics.SE, cette réponse se concentre sur les interactions fondamentales immédiates dans la proximité étroite (par exemple, OP debout sur une plaque de matériau dur) par opposition à toute autre chose (comme la Terre elle-même étant compressée comme une source et une désintégration spontanée souffrant).
Vous n'êtes pas debout sur Terre à cause des lois de Newtons. Ces lois vous informent simplement sur ce qui se passe avec les corps lorsque les forces agissent sur eux, cela ne dit rien du tout sur l'origine de ces forces.
Vous vous tenez sur une surface grâce à deux des quatre interactions fondamentales (et bien sûr, cela est techniquement simplifié, pour des détails sanglants, vérifiez le lien et si vous êtes vraiment intéressé, les sources principales qui y sont liées - mais le principe s'applique):
Ces interactions provoquent toutes les forces que nous connaissons. Deux d'entre eux provoquent toutes les forces macroscopiques (entre les atomes); les deux autres provoquent toutes les forces dans les atomes. Si vous le souhaitez, les deux premiers expliquent comment les atomes interagissent; les deux autres donnent une raison pour laquelle les parties subatomiques de l'atome collent du tout ensemble (au lieu que tout ne soit qu'une soupe de quarks).
Régulièrement, la gravité vous rapproche de la Terre jusqu'à ce que les atomes qui constituent la couche la plus externe de vos bottes se rapprochent des atomes du sol, augmentant toujours la force de répulsion électromagnétique agissant dans la direction opposée - jusqu'à ce que ceux-ci s'annulent et bougent s'arrête. À ce stade, selon la 1ère loi de Newton, ces forces sont égales mais opposées.
Si la gravité disparaît soudainement, alors à ce moment précis, seule la force causée par l'électromagnétisme reste. Cela va non seulement vous pousser vers le haut, mais, selon la 3e loi de Newton, aussi pousser la Terre vers le bas. Tous les autres effets mis à part (parlant absolument théoriquement, sans air, etc.), l'effet visible sera que vous bougiez, comme par la 2e loi, il faut un peu plus d'énergie pour déplacer visiblement la Terre, mais comme nous parlons théoriquement ici, c'est ce que dit la 3ème loi - vous bougez tous les deux. Les forces agissent sur les deux parties impliquées.
Quelle est la taille de cette force? Exactement aussi grand pour vous empêcher d'être abattu par la gravité, avant. Mais comme expliqué précédemment, l'interaction électromagnétique agit sur des distances incroyablement courtes. Dès que les atomes s'éloignent un peu les uns des autres (échelle atomique), la force s'arrêtera effectivement (bien que, comme la gravité, en principe, elle ait une portée illimitée, elle tombe avec le carré de la distance). Alors qu'Alpha Centauri, en théorie, vous tire dessus pendant que vous êtes sur Terre, l'effet n'est pas pertinent; il en va de même lorsque les atomes de la semelle de vos bottes s'éloignent le plus infime du sol.
Le paragraphe précédent serait la fin de celui-ci si votre corps et vos bottes étaient idéalement incompressibles et absolument rigides. Mais ce n'est évidemment pas le cas; toutes ces parties sont très spongieuses (pensez à votre chair, etc., et tous les matériaux de la chaussure se plient beaucoup pour le confort). Tout ce comportement est également, encore une fois, causé par la même interaction électromagnétique. Il y a donc une chaîne de répellation entre tous les atomes impliqués, et dans notre état naturel (sous l'influence de la gravité), ils sont tous très comprimés comme un ressort. Ce ressort se dilate lorsque la gravité disparaît, donc ce sera la force visible agissant ( causée , encore une fois, strictement par l'interaction électromagnétique).
Donc, TL; DR: Non , la 3e loi de Newton ne vous fait pas voler. Oui , vous et la Terre vous séparerez techniquement, en raison de l'interaction électromagnétique, qui était responsable de votre non-fusion avec la Terre lorsque la gravité était toujours présente. Non , la frontière atomique immédiate entre vous et la Terre ne joue qu'un rôle négligeable, car la plupart des parties spongieuses de votre corps et de vos vêtements font un ressort efficace, il y a donc d'énormes quantités de "couches" d'atomes impliquées. Je ne suis pas en mesure de calculer combien de force agit réellement; évidemment ce sera petit, mais comme vous pouvez voir et ressentir l'action du ressort au travail (surtout si vous portez des bottes de coureur élastiques ...), vous pouvez supposer que cela vous fera bouger au moins un peu, un peu perceptible, avant que d'autres éléments (courants d'air, explosion de la Terre, etc.) ne prennent le dessus.
Si la gravité disparaissait, les choses qui avaient été affectées par la gravité ne seraient pas poussées vers le haut.Cependant, l'équateur de la Terre se déplace à environ 465 m / s par rapport au centre, et sans gravité, les choses qui n'étaient pas tenues à la Terre par d'autres forces auraient tendance à maintenir la même vitesse tangentale, et finiraient donc par s'échapper de la Terre.