Tain… j’ai éclaté de rire la bouche pleine 
! Moi qui pensais que ça n’était arrivé qu’à moi ^^
Et ? De plus, je dirai que cette affirmation est totalement fausse, un système isolé en chute ? Tututu allons, allons. Un système pseudo-isolé en chute ? Je suis actuellement pseudo-isolé, assis le cul sur ma chaise, je ne chute pas que je sache. Je suppose que tu fais référence au station orbitale par exemple où je suis en état d’impesanteur (grosso modo, je ne ressens pas d’effet du à mon poids) et pourtant je suis en chute libre permanente (enfin c’est un peu abusif comme conception je trouve pour ma part). C’est effectivement un cas de système pseudo-isolé avec impesanteur. Mais prends le cas d’un vol parabolique, il y’a impesanteur (chute libre) et pourtant ça n’est pas pseudo-isolé.
Par contre effectivement, isolé ou pseudo-isolé et soumis à l’effet d’une force de frottement, ça n’est pas possible (d’où le terme chute libre que j’ai usité de façon abusive j’en conviens).
Sinon je reste sur ma position, ça n’est pas une question de masse mais je m’explicite plus clairement : prenons une boule de plomb et de polystyrène, même dimensions, je bazarde dans l’air (bon là ok, ça n’est pas plus vraiment libre comme chute, j’ai un effet de l’air au minimum). Une réaction se crée, un frottement fluide en somme. Cette réaction va s’opposer à l’effet de la gravitation, qu’on appelle communément « poids » et qui est fonction de la masse de mon objet. Là ok, pas de soucis, effectivement, j’ai bien un effet de masse mais c’est tout de même assez différent que d’affirmer que celle-ci est un paramètre intrasèque pour le calcul du coefficient de frottement.
Pour aller un petit peu plus loin, le coefficient de frottement u (mu, qui est le paramètre important) est absolument indépendant de la masse, la valeur de l’intensité est fonction de celle-ci, ça se traduit par f = uv ou f =uv² (la masse « apparait » via la vitesse). Bon j’ai l’air de chippoter là encore, juste qu’il me paraissait assez important de faire la distinction. Après je suis globalement d’accord avec ce que vous dites hein, ne vous méprenez pas ^^.
Ce que je ne comprends pas dans ton raisonnement, c’est à quel endroit la masse apparait, puisque tu es d’accord que les frottements ont plus d’effet si la masse est faible.
Il faudrait pour cela que la masse ait déjà agi sur la vitesse, ce qui n’est pas le cas si f ne dépend pas directement de la masse. entre le moment ou tu laches l’objet (v=0) et n’importe quel instant durant la chute, la vitesse aura été influencée par la masse, puisque l’objet plus massif tombera plus vite. mais cette influence ne passe pas par la vitesse, sinon elle serait inexistante, étant donné que la vitesse de départ est identique (inexistante) pour des objets de toutes masses.
de plus, si la masse n’apparaissait dans le coefficient de frottement que via la vitesse, alors un objet plus lourd, tombant plus vite, serait plus sujet aux frottements, donc tomberait moins vite qu’un objet plus léger, puisque ce dernier tombant moins vite et étant moins sujet aux frottements, il tomberait plus vite… tu vois la faille?
sinon, un autre paramètre à prendre en compte et qui n’est pas les frottements mais ralentit quand même la chute en fonction de la masse de l’objet, c’est évidemment la poussé d’archimède.
Mes amis je crois que vous craquez GRAVE.
Personne n’a dit que la masse intervenait dans le calcul des force de frottements. Enfin j’espère parce que c’est faux. Mais évidemment au final la vitesse dépend de la masse pour en objet lâché dans l’atmosphère terrestre.
Rabban: on ne raisonne jamais comme ça en physique. On écrit des équations.
Non, il n’y’a pas de faille. C’est bien pour cela que je me suis permis d’insister, c’est pour battre en brèche une idée reçue. Les principes de l’ami Newton, appliqués à la gravitation, nous permettent de lier directement masse et vitesse, de chute par exemple (libre ou avec frottement). Le coefficient de frottement lui est intrasèque au système considéré, il dépend du matériau ou plutôt de l’interface considérée si tu veux (on peut avoir un super coefficient de frottement sur l’air et complétement naze dans la flotte par exemple) entre mon objet et son environnement. Alors bon, là encore, on peut dire, à juste titre, que la vitesse intervient sur ce coefficient dans le sens où un échauffement énorme due à une vitesse particulièrement élevée peut considérablement modifier l’interface de contact et donc la valeur du coefficient de frottement. Cela dit, il ne s’agit pas d’un effet de la masse car qu’elle que soit cette dernière (un petit bout de métal ou un gros), cette valeur du coefficient resterait inchangé pour une vitesse considérée.
Bien donc, je poursuis. La masse n’intervient que dans la valeur de la force de frottement, pas dans valeur du coefficient de frottement lui même.
Si maintenant on s’interesse à ta question : prenons un cube ou une boule, offrant une même surface de contact avec l’air. Deux choses interviennent en sus pour expliciter complétement leurs trajectoires: les coefficient de frottements et leurs masses. Imaginons que les coefs soient les mêmes, après tout pourquoi pas. Si tu résous proprement le tout à l’aide du PFD, tu fais apparaître une vitesse limite vers laquelle tend ton objet, vitesse fonction de la masse (entre autre). Tout ça pour dire que, oui, certes, la force de frottement est, en valeur, plus importante pour l’objet le plus lourd mais non infinie (je n’augmente pas ma vitesse indéfiniment). Pour une distance identique, je tends donc vers une vitesse limite, voire je l’atteinds et je me casse tout de même la binette plus rapidement qu’un machin plus léger qui lui aussi a une vitesse limite de chute.
Voilà, voilà, j’sais pas si c’est clair là… C’est ce qu’expliquait Patryn quelques post plus haut cela dit.
Au passage, Archimède c’est une question de volume et non de masse, enfin pas de la masse de l’objet mais de la masse de fluide déplacé (par l’objet qui va subir la poussé d’Archimède).
EDIT : Au passage, j’avais mal lu (fatigué aussi) ce à quoi tu répondais en disant oui, ghanja, effectivement ce que disais Patryn est juste ^^. Mais bon là fait gaffe, la masse intervient dans le calcul de la force de frottement, pas du coef :crying:
On est d’accord.
J’ai l’impression que c’est ce raccourci qui rend les choses confuses : « la masse intervient dans la force de frottement » la force de frottement dépend du coef qui-va-bien et de la vitesse, mais pas directement de la masse. Par contre la vitesse elle dépend bien de la masse. Ca ne fait pas vraiment de différence mais c’est peut être un peu plus clair. Enfin j’espère…
On peut aussi concevoir les choses sous cet angle : si on a deux objets ayant des vitesses égales et la même forme, le même coefficient de pénétration dans l’air etc, avec seulement la masse qui est différente : la force exercée par le frottement de l’air est la même.
Par contre, celui qui est le plus lourd a une plus grande énergie cinétique et la force de frottement va moins le ralentir que le plus léger, l’objet plus lourd va gagner plus de vitesse que l’autre et arriver au sol en premier.
[quote=“Khin, post:45, topic: 46891”][…]
Le coefficient de frottement lui est intrasèque au système considéré, il dépend du matériau ou plutôt de l’interface considérée si tu veux (on peut avoir un super coefficient de frottement sur l’air et complétement naze dans la flotte par exemple) entre mon objet et son environnement. Alors bon, là encore, on peut dire, à juste titre, que la vitesse intervient sur ce coefficient dans le sens où un échauffement énorme due à une vitesse particulièrement élevée peut considérablement modifier l’interface de contact et donc la valeur du coefficient de frottement. Cela dit, il ne s’agit pas d’un effet de la masse car qu’elle que soit cette dernière (un petit bout de métal ou un gros), cette valeur du coefficient resterait inchangé pour une vitesse considérée.
[…][/quote]
En général si on frotte sur l’air ou sur l’eau, c’est justement qu’on est dans l’air ou dans l’eau (chute libre par exemple, où l’objet est complètement immergé dans le fluide ou le cas d’un objet traîné dans l’eau). Tu décris le cas de l’objet qui glisse sur une surface et dans ce cas, effectivement, la force de frottement dépend de la force de poids car cette force de frottement est le produit du coefficient de frottement (mu) et de la force perpendiculaire à la surface de contact.
F[sub]frottement[/sub] = mu * F[sub]perpendiculaire[/sub]
En revanche dans le cas de la chute libre, ça n’a aucun sens. Ce que tu dis ne s’applique pas. On a une force de frottement (la traînée) qui est proportionnelle au coefficient de pénétration dans l’air (le Cx, comme pour les voitures), à la surface projetée le long de la direction de mouvement (S), au carré de la vitesse (V) et à la densité (d) du fluide dans lequel on se déplace. (Tout ceci dans le cas simple non turbulent). Donc dans ce cas, on voit que c’est vraiment la forme de l’objet qui entre principalement en compte quand on calcul la force de frottement.
F[sub]trainée[/sub] = C[sub]x[/sub] * S * d * V[sup]2[/sup] / 2
La masse intervient plus tard quand on pose la somme des forces. Prenons le cas de la boule de pétanque et de la boule de polystyrène en train de chuter dans l’air à la même vitesse. À cette vitesse, la force de frottement est la même (car les deux boules ont la même forme), en revanche la force de poids est plus grande pour la boule de pétanque, donc la somme des forces est plus élevée pour la boule de pétanque donc son accélération sera plus grande.
- La vitesse sera constante quand la force de traînée sera égale à la force de poids.
F[sub]trainée[/sub] = m * g
- La force de poids de la boule de pétanque est plus grande, donc il faut plus de frottement pour l’arrêter.
- Pour qu’il y ait plus de frottement à géométrie égale, il faut qu’il y ait plus de vitesse, donc la boule de pétanque se stabilisera à une vitesse plus élevée.
C[sub]x[/sub] * S * d * V[sub]max[/sub][sup]2[/sup] / 2 = m * g
On a donc :
V[sub]max[/sub][sup]2[/sup] = sqrt((2 * m * g) / (C[sub]x[/sub] * S * d))
Donc cette vitesse max stabilisée est proportionnelle à la racine de la masse.
Edit : Complément d’information
Certes, je n’en disais guère plus ^^ Mais tu as raison de préciser pour la chute libre avec le coef de trainée. Cela dit, c’est un frottement fluide et u est ici égal à C[sub]x[/sub]Sd (et il n’apparait nul part de masse comme dit :] ). Au final, quand bien même on parle de chute libre, tu fais toujours intervenir la masse lors du calcul de la force de frottement donc là j’avoue ne pas trop comprendre en quoi mon exemple précédent est erroné. Il me semble que l’on dit exactement la même chose (mais je conviens que ton formalisme mathématique est bien meilleur :)).
Non rien à voir, u n’est pas égal à C[sub]x[/sub]Sd, compare mes deux formules. u multiplie une force (des Newtons) et C[sub]x[/sub]Sd multiplie une vitesse au carré (des m[sup]2[/sup]/s[sup]2[/sup]).
Rien à voir non plus, la masse n’intervient pas lors du calcul de la force de frottement (traînée), mais lors du calcul de la somme des forces ! Relis et tu comprendras.
Heu non, u multiplie un v² hein dans ma démo, f=uv² (u en kg/m). C’est pas stricto senso la définition d’un coefficient de frottement certes, qui est bien le ratio entre F, force de frottement, et N, force « normale, » comme toi tu l’utilises (nombre sans dimension).
Ah, parce que v n’est pas une fonction de t dans ton cas ? Tututu, ça m’étonnerait tout de même.
[quote=« Khin, post:51, topic: 46891 »]Heu non, u multiplie un v² hein dans ma démo, f=uv² (u en kg/m). C’est pas stricto senso la définition d’un coefficient de frottement certes, qui est bien le ratio entre F, force de frottement, et N, force « normale, » comme toi tu l’utilises (nombre sans dimension).
Ah, parce que v n’est pas une fonction de t dans ton cas ? Tututu, ça m’étonnerait tout de même.[/quote]
tu n’as pas compris ce qu’est une force de frottement …no offense hein ?
mais tu as fait un gros confusionnage dans ta tete sur le sujet .
Et le piege dans lequel tu as l’air de tomber est de melanger les raisonnement propre à la mécanique du point et ceux propre à la mecanique du solide .
[quote=« Patryn, post:52, topic: 46891 »]tu n’as pas compris ce qu’est une force de frottement …no offense hein ? mais tu as fait un gros confusionnage dans ta tete sur le sujet .
Et le piege dans lequel tu as l’air de tomber est de melanger les raisonnement propre à la mécanique du point et ceux propre à la mecanique du solide .[/quote]
Effectivement, ce sont 2 choses parfaitement différentes, et un point reste un point (i.e. qui n’a pas de trainée). J’imagine que la confusion à laquelle tu fais allusion en l’occurence vient du fait qu’effectivement parler d’une force normale sur un solide n’a pas de sens ^^ (c’est exact). Bon je ne vais pas rectifier ce petit détail, après tout j’me plante moi aussi de temps à autre, bien normal :crying:.
Évidemment, tu peux tourner l’équation comme tu veux. Tu peux aussi exprimer le temps en fonction de la trainée ou la masse en fonction de la vitesse si ça t’amuse, c’est juste que ça n’a pas de sens de le faire… Enfin bon…