informations scientifiques pour coup de pouce en SF?

[desienne]

Le sous marin a beaucoup de points commun avec un vaisseau spatial.
- c'est un environnement fermé (impossible d'aller dehors pour fumer une clope...).
- il doit produire sa propre énergie (d'origine nucléaire ou électrique ou exotique), il génère son propre air.
- l'équipage vit en vase clos durant de longue période.
- la navigation à vue est impossible, tout repose sur des instruments (sonars, radars, etc)
( Alors c'est moins valable à proximité d'une planète que l'on voit effectivement, mais ça reste valable en plein espace ou dehors, il n'y a rien à voir... que du vide et des points brillants)
- la dynamique propulsive est voisine. Si on coupe la propulsion, un sous marin poursuit sur sa lancée. La différence, c'est bien sur que les frottements sont inexistants dans l'espace, donc le vaisseau ne s'arrêtera jamais au contraire du sous-marin qui finira par stopper.
- la structure de commandement est similaire : passerelle, navigation, armement, communication, détection, propulsion, etc...
Il ne te reste plus qu'à faire un stage de sous marinier !

[Iluinar]

la masse, sans attraction gravitationnelle, ne joue dès lors aucun rôle d'inertie dans le mouvement spatial.

Je persiste, je ne suis pas d'accord avec ça. Je connais aussi la physique des forces et l'ami Newton. Et justement, quand il dit que somme des forces = masse x accélération, ça reste vrai dans l'espace, même sans gravitation. D'après cette équation, si tu appliques la même force à un corps léger ou à un corps massif, tu ne vas pas lui donner la même accélération. Tu auras donc plus de mal à faire dévier un corps massif de sa trajectoire, même en l'absence de gravitation qui n'intervient pas dans cette équation. Donc je maintiens, l'inertie est proportionnelle à la masse et existe même en l'absence de gravitation. La gravitation crée une force proportionnelle à la masse que l'on appelle le poids mais ça n'a rien à voir avec l'inertie.

[LaPlume]

la masse, sans attraction gravitationnelle, ne joue dès lors aucun rôle d'inertie dans le mouvement spatial.

Je persiste, je ne suis pas d'accord avec ça. Je connais aussi la physique des forces et l'ami Newton. Et justement, quand il dit que somme des forces = masse x accélération, ça reste vrai dans l'espace, même sans gravitation. D'après cette équation, si tu appliques la même force à un corps léger ou à un corps massif, tu ne vas pas lui donner la même accélération. Tu auras donc plus de mal à faire dévier un corps massif de sa trajectoire, même en l'absence de gravitation qui n'intervient pas dans cette équation. Donc je maintiens, l'inertie est proportionnelle à la masse et existe même en l'absence de gravitation. La gravitation crée une force proportionnelle à la masse que l'on appelle le poids mais ça n'a rien à voir avec l'inertie.

On ne parle pas de la même chose.

La "réaction" de propulsion, donc du mouvement, appliquée à un vaisseau massif ou à un vaisseau léger va en effet être différente, comme tu l'expliques. Mais l'effet d’inertie sera strictement le même dans les deux cas.

Pourquoi ? Parce que dans le cas du "gros" vaisseau, la masse qui s'opposera d'abord à l'initiation du mouvement sera aussi celle qui s'opposera avec l'exacte même intensité à son arrêt. Et cette intensité aura strictement les mêmes effets pour un vaisseau léger.

Exemple concret : dans le vide, si tu appliques strictement la même force à une plume et à une pierre, en supposant que leurs masses respective soient ponctuelles, alors elles se déplaceront strictement à la même vitesse et sur la même trajectoire.

C'est le principe d' "équilibre de l'inertie dans le vide", formalisé par Galilee. On le regroupe sous la dénomination plus large de "principe de l'inertie" mais son sens profond est parfois un peu galvaudé.

On peut continuer la discussion en mp si tu le souhaites, je crois qu'on s'éloigne et que Capucine (ou les autres) ne sont pas forcément très intéressés par ces points de détails.

[Eva]

Non, tu te trompes, Laplume. L'inertie est fonction de la masse et elle n'est pas modifiée par la présence ou non d'un champ de gravité. Plus une objet à une masse importante, plus il faut exercer une force importante pour modifier son mouvement. Que ce soit dans l'espace pour un vaisseau spatial ou dans l'eau pour un sous-marin.
Le principe d'inertie, quant à lui, explique seulement que si aucune force n'est appliquée à une masse, elle conserve une vitesse constante.

La différence fondamentale entre le sous-marin et le vaisseau spatial, c'est que le premier évolue dans un fluide. Il faut donc prendre en compte forces de frottement, turbulences, pression, poussée d'Archimede, etc. Pas une analogie idéale, donc, puisque tout ça n'existe pas dans l'espace.

[Léonore]

Afin de ne pas enliser le débat, est-ce que l'un d'entre vous aurais des références scientifiques à donner sur lesquelles on pourrait s'appuyer pour démêler un peu les choses ? (de préférence consultable en ligne)

[LaPlume]

Non, non et non : tu confonds Eva.

La masse peut jouer sur l'inertie : oui. Je n'ai pas écrit autre chose.
La masse joue son rôle d'inertie dans l'espace : non, pas en l'absence de puits gravitationnels.

Se référer m*a =F pour expliciter l'impact de la masse et de l'inertie sur le mouvement es tune simplification qui n'est pas adéquate en milieu spatial. Je ne l'ai mentionné que pour illustrer la notion d'accélération du mouvement. Cette équation simplifié n'est pas valable pour expliciter la notion d’inertie. Tout simplement parce qu'elle ne s'applique que en référentiel galiléen et que nous parlons de l'espace.

Maintenant, je ne vais pas monopoliser le fil et refaire un cours de dynamique : d'abord je n'ai aucune pédagogie pour ce genre de chose et ensuite c'est le type de cours où on y passe facilement 5 à 10h.

En revanche, pour ceux et celles qui veulent comprendre un peu plus, voici de la lecture :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Torseur_dynamique
http://s2i.chaptal.free.fr/cinetique_dy ... amique.pdf (très bien celui-là)
http://fr.wikipedia.org/wiki/Principe_f ... _dynamique
http://fr.wikipedia.org/wiki/Force_d%27inertie (celui-là explique un peu mieux ce qu'est l'inertie, là où les précédents posts montrent une certaine confusion)
http://en.wikipedia.org/wiki/Fictitious_force (la version anglaise, beaucoup plus précise. D'ailleurs les anglosaxons appellent ceci les "forces fictives" plutôt qu'inertie, ce qui est beaucoup plus juste).

S'il y a d'autres questions===> mp

[Iluinar]

Je te réponds par mp.

[Eva]

Afin de ne pas enliser le débat, est-ce que l'un d'entre vous aurais des références scientifiques à donner sur lesquelles on pourrait s'appuyer pour démêler un peu les choses ? (de préférence consultable en ligne)

Wikipédia n'est pas toujours de première qualité, mais les articles sur la physique sont en général très propres et assez complets pour une bonne introduction. Je vais donc le citer :

En physique, l'inertie d'un corps dans un référentiel galiléen (dit inertiel) est sa résistance à une variation de vitesse. L'inertie est fonction de la masse du corps : plus celle-ci est grande, plus la force requise pour modifier son mouvement sera importante

https://fr.wikipedia.org/wiki/Inertie

Donc notez que cette loi est définie de façon complètement indépendante de la notion de gravité.

Pour ceux qui veulent approfondir un peu, je mets ci-dessous le cas d'un référentiel non galiléen.

Spoiler: montrer

Dans un référentiel non inertiel, un corps initialement au repos n'y reste pas obligatoirement, et c'est alors pour le maintenir au repos qu'il faut l'usage d'une force plus ou moins grande, suivant sa masse. Dans un tel référentiel, le mouvement inertiel n'est pas rectiligne uniforme et, là aussi, l'usage d'une force est nécessaire pour contrarier ce mouvement.

A noter qu'on retrouve le principe d'une plus grande force à appliquer pour une plus grande masse, afin de modifier la vitesse de l'objet. Donc là encore, la dépendance avec la masse est claire.

La masse peut jouer sur l'inertie : oui. Je n'ai pas écrit autre chose.

Ce n'est pas seulement qu'elle "joue", c'est qu'elle est entièrement liée à la masse. A la masse inerte, pour être plus précise.

La masse inerte est une propriété de la matière qui se manifeste par l'inertie des corps. Concrètement, une masse de 20 kg résiste deux fois plus à l'accélération qu'une masse de 10 kg.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Masse

La masse joue son rôle d'inertie dans l'espace : non, pas en l'absence de puits gravitationnels.Se référer m*a =F pour expliciter l'impact de la masse et de l'inertie sur le mouvement es tune simplification qui n'est pas adéquate en milieu spatial.

Cette équation n'est pas une simplification, elle est valable dans tout référentiel galiléen, comme l'indique la citation ci-dessus. Autrement dit, elle est valable en l'absence ou non d'un champ de gravité.

Tout simplement parce qu'elle ne s'applique que en référentiel galiléen et que nous parlons de l'espace.

Un vaisseau situé en plein espace est dans un référentiel galiléen. S'il était à bord d'un carrousel qui tourne (cas d'un vaisseau de poche ) ou à bord d'un autre vaisseau en accélération, il ne serait plus dans un référentiel galiléen. L'équation ci-dessus ne serait alors plus valable, effectivement. Mais son inertie n'en serait pas moins dépendante de sa masse.

En physique, un référentiel galiléen, ou inertiel, est un référentiel dans lequel un objet isolé (sur lequel ne s’exerce aucune force ou sur lequel la résultante des forces est nulle) est en mouvement de translation rectiligne uniforme (l'immobilité étant un cas particulier de mouvement rectiligne uniforme) : la vitesse du corps est constante (au cours du temps) en direction et en norme. Cela signifie que le principe d’inertie, qui est énoncé dans la première loi de Newton, y est vérifié.
(...)
Dans un référentiel non inertiel, qui est animé d’un mouvement accéléré par rapport à un référentiel galiléen, il faut faire intervenir les forces d’inertie.

https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9f% ... il%C3%A9en

Et pour les curieux qui voudraient en savoir un peu plus, sachez que la masse inerte est "créée" par le champ de Higgs, champ pour lequel le fameux boson a été mis en évidence en 2012.

Depuis longtemps, des physiciens s'interrogent sur l'origine de l'inertie de la matière, qui mesure la force qu'il faut appliquer à un objet pour lui imprimer une accélération donnée. Le champ de Higgs, intervenant par le biais du mécanisme de Higgs, fournirait un élément de réponse important en ce sens, si cette explication était confirmée par des expériences réalisées à partir de 2009 au LHC : en mouvement accéléré, c'est le champ de Higgs qui freine les quarks qui composent les objets que nous soulevons, tirons et lançons : La masse inertielle d'une particule résulte donc de son degré d'interaction avec le champ de Higgs.

Ainsi, une particule sans interaction avec le champ de Higgs, comme le photon, aurait automatiquement une masse nulle. Inversement, plus cette interaction serait importante, plus la particule serait « lourde ».

https://fr.wikipedia.org/wiki/Champ_de_ ... inertielle

Enfin, parce que des articles comme ceux de Wikipédia ne s'appréhendent bien qu'avec une bonne formation de base, je conseille à tous ceux qui sont intéressés par la physique moderne de chercher un bon livre de vulgarisation. "La magie du cosmos", de Brian Greene, par exemple.

[Lilia]

La différence fondamentale entre le sous-marin et le vaisseau spatial, c'est que le premier évolue dans un fluide. Il faut donc prendre en compte forces de frottement, turbulences, pression, poussée d'Archimede, etc. Pas une analogie idéale, donc, puisque tout ça n'existe pas dans l'espace.

Le principe général reste le même. Peut-être pas de manière scientifique (quoique…dire qu’il n’y a pas de perturbation fait abstraction des astéroïdes ou de la déformation du temps et de l’espace généré par un corps très massif) mais d’un point de vue littéraire ça tient absolument la route. L’équipage est soumis aux mêmes pressions et aux mêmes problématiques que les sous-mariniers : long voyage, autonomie énergétique, stockage de nourriture, promiscuité du personnel…

Pour la partie scientifique relative à l'inertie, je suis d'accord avec toi mais je ne suis pas certaine que ça change énormément de chose d'un point de vue littéraire où l'on ne s'amuse pas à décortiquer des équations (bon, comme j'adore la physique, je vais quan même le faire, mais ça ne changera rien à mes écrits où tout se passe à bord d'un vaisseau, justement).

[Léonore]

A priori, la question n'est pas encore réglée. En tout cas merci pour les liens. J'irais voir pour me faire ma propre idée.

Pour ce qui est du point de vue littéraire, je suis d'accord avec Lilia pour dire que le sous-marin est une bonne comparaison au vaisseau spatial.

[LaPlume]

https://fr.wikipedia.org/wiki/Inertie

Donc notez que cette loi est définie de façon complètement indépendante de la notion de gravité.

Ton lien n'est pas pertinent et d'ailleurs il y a en encart wikipedia qui précise que c'est une ébauche : c'est celui-ci qui est plus exact : http://fr.wikipedia.org/wiki/Force_d%27inertie

Ce n'est pas seulement qu'elle "joue", c'est qu'elle est entièrement liée à la masse. A la masse inerte, pour être plus précise.

Non c'est faux : la masse est liée à l'inertie, mais toute inertie ne se définit pas seulement pas la masse.
En gros : inertie implique la masse mais la masse n'implique pas l'inertie (au sens mathématique). La masse est nécessaire mais pas suffisante. Relis l'article wiki.

Cette équation n'est pas une simplification, elle est valable dans tout référentiel galiléen, comme l'indique la citation ci-dessus. Autrement dit, elle est valable en l'absence ou non d'un champ de gravité.

Non, c'est à nouveau faux : cette équation est une simplification de la dynamique en considérant soit un corps ponctuel soit une répartition ponctuelle des forces.
Quand à la gravité tu confonds : je n'ai jamais dit que cette équation était fausse du fait de la présence ou non de gravité, j'ai dit qu'elle était fausse du fait de son référentiel qui n'est pas transposable sans corrections dans l'espace.

A nouveau, relis le wiki.

Un vaisseau situé en plein espace est dans un référentiel galiléen. S'il était à bord d'un carrousel qui tourne (cas d'un vaisseau de poche ) ou à bord d'un autre vaisseau en accélération, il ne serait plus dans un référentiel galiléen. L'équation ci-dessus ne serait alors plus valable, effectivement. Mais son inertie n'en serait pas moins dépendante de sa masse.

Non. Dépendante ne signifie pas que la masse jouera un rôle significatif dans la conduite spatiale, or c'est la base de la question qui a été posée.

Je le répète donc : le mouvement dans l'espace via propulsion ne dépend donc pas ou très peu de l'inertie, hors présence de puits gravitationnels.

On peut y passer des heures à chipoter mais à la fin, c'est ainsi que ça se passe.

Dans un référentiel non inertiel, qui est animé d’un mouvement accéléré par rapport à un référentiel galiléen, il faut faire intervenir les forces d’inertie.

Oui, ça oui. Mais ces "forces" d'inertie (qui ne sont pas des forces) ne sont pas uniquement liées à la masse, loin s'en faut. Et à nouveau, dans le cas de la propulsion spatiale, la masse n'intervient pas (ou presque pas) dans cette inertie, en l'absence de puits gravitationnels.

Et pour les curieux qui voudraient en savoir un peu plus, sachez que la masse inerte est "créée" par le champ de Higgs, champ pour lequel le fameux boson a été mis en évidence en 2012.

Ce n'est pas le sujet (et en plus, ce n'est pas tout à fait exact).

Enfin, parce que des articles comme ceux de Wikipédia ne s'appréhendent bien qu'avec une bonne formation de base, je conseille à tous ceux qui sont intéressés par la physique moderne de chercher un bon livre de vulgarisation. "La magie du cosmos", de Brian Greene, par exemple.

Brian Greene est excellent : l'Univers Elegant a notamment été mon livre de chevet quand j'étais plus jeune. Je recommande chaudement


Bon, quoiqu'il en soit, j'arrête là ma contribution à la discussion : on part beaucoup trop loin et je ne suis pas sûr que ça apporte grand-chose. Un modo voudra d'ailleurs peut-être faire du ménage pour éclaircir un peu

[Eva]

La différence fondamentale entre le sous-marin et le vaisseau spatial, c'est que le premier évolue dans un fluide. Il faut donc prendre en compte forces de frottement, turbulences, pression, poussée d'Archimede, etc. Pas une analogie idéale, donc, puisque tout ça n'existe pas dans l'espace.

Le principe général reste le même. Peut-être pas de manière scientifique (quoique…dire qu’il n’y a pas de perturbation fait abstraction des astéroïdes ou de la déformation du temps et de l’espace généré par un corps très massif) mais d’un point de vue littéraire ça tient absolument la route. L’équipage est soumis aux mêmes pressions et aux mêmes problématiques que les sous-mariniers : long voyage, autonomie énergétique, stockage de nourriture, promiscuité du personnel…

Oui, ça fait une bonne base, de ce point de vue-là. Et je connais au moins un auteur qui s'en est sûrement inspiré (David Weber, dans sa série des Honor Harrington). De toute façon, détendez-vous, quasiment tous les auteurs de SF disent des bêtises à un moment ou à un autre sur les points scientifiques. C'est pas grave, du moment que la cohérence interne du livre est respectée (comme en Fantasy, en fait).

Pour la partie scientifique relative à l'inertie, je suis d'accord avec toi mais je ne suis pas certaine que ça change énormément de chose d'un point de vue littéraire où l'on ne s'amuse pas à décortiquer des équations (bon, comme j'adore la physique, je vais quan même le faire, mais ça ne changera rien à mes écrits où tout se passe à bord d'un vaisseau, justement).

D'un point de vue littéraire, il n'y aura pas grand monde pour s'intéresser à ça, au contraire, et encore moins pour relever une inexactitude.

A priori, la question n'est pas encore réglée. En tout cas merci pour les liens. J'irais voir pour me faire ma propre idée.

Très bon réflexe. A moins d'être sûr d'avoir un expert en face, il vaut toujours mieux vérifier par soi-même. Pour ma part, je l'avoue, je n'ai qu'un bac+2 universitaire en physique (un DEUG, pour ceux qui se souviennent de l'ancien système). (Cela dit, c'est suffisant pour voir en long en large et en travers la dynamique du point.)

[Edriss]

Super ce fil de discussion! C'est vraiment intéressant. J'ai fait des tonnes de recherche en sciences physiques et en astronomie lors de l'écriture de mon roman, mais il me manque encore des choses.
A une époque je cherchais à décrire la façon dont on pilote un vaisseau spatial. Comme je n'ai jamais trouvé assez de détails là-dessus, je me suis davantage inspirée de la façon dont on pilote un avion... et oui, mais dans l'idée ça doit être assez similaire!

Si tu lis l'anglais, je te conseille ce site qui détaille les erreurs courantes que l'on fait à propos de la navigation spatiale "réaliste". En voici quelques une :

1/ L'espace est 3D, et pas en 2D : Un vaisseau peut arriver depuis n'importe quelle direction et il n'est forcément "à l'endroit".

2/ Les vaisseaux spatiaux ne sont pas agencés comme des bateaux (ou comme des sous-marins), à moins qu'il n'y ait une technologie de gravité artificielle disponible, ou que le vaisseau en question soit aussi un vaisseau aérien. Le "bas" est dans la sens inverse de l'accélération, ce qui fait que l'arrangement interne d'un vaisseau spatial ressemble plus à celui d'un gratte-ciel qu'à celui d'un sous-marin.

3/ Les manœuvres avec un vaisseau spatial sont plus semblables à celles d'un poids lourd sur du verglas qu'à celles d'un chasseur aérien. Ceci à cause de l'absence d'atmosphère dans l'espace.
vs

4/ Une grande partie du vaisseau est inhabitable : On ne pressurise pas l'intégralité du vaisseau. D'une part, pour que cela soit équilibré avec la pression extérieure et ainsi éviter de renforcer inutilement la coque. D'autre part, pour éviter d'embarquer inutilement de l'air dont le poids ne sera pas négligeable quand il s'agira de s'échapper de la gravité terrestre.

5/ Il est difficile d'évacuer l'énergie dans l'espace. La convection et la conduction ne sont pas possibles étant donné que l'espace est essentiellement vide. Il ne reste donc que le rayonnement, et pour cela, le vaisseau devrait être équipé de grandes surfaces (appelées radiateurs) dédiées à évacuer l'énergie en trop.

[Crazy]

4/ Une grande partie du vaisseau est inhabitable : On ne pressurise pas l'intégralité du vaisseau. D'une part, pour que cela soit équilibré avec la pression extérieure et ainsi éviter de renforcer inutilement la coque. D'autre part, pour éviter d'embarquer inutilement de l'air dont le poids ne sera pas négligeable quand il s'agira de s'échapper de la gravité terrestre.

Ce qui me fait penser à un truc évoqué dans Star Trek : il y a (au moins) deux types de vaisseaux : ceux qui sont capables de voler en atmosphère (=> la remarque ci-dessus s'applique) et ceux qui n'évoluent que dans l'espace. Ces derniers n'étant pas soumis à la gravité (quoiqu'il y ait d'autres forces), ils n'ont pas les mêmes contraintes en matière de masse embarquée, ni en matière de forme.

[Edriss]

4/ Une grande partie du vaisseau est inhabitable : On ne pressurise pas l'intégralité du vaisseau. D'une part, pour que cela soit équilibré avec la pression extérieure et ainsi éviter de renforcer inutilement la coque. D'autre part, pour éviter d'embarquer inutilement de l'air dont le poids ne sera pas négligeable quand il s'agira de s'échapper de la gravité terrestre.

Ce qui me fait penser à un truc évoqué dans Star Trek : il y a (au moins) deux types de vaisseaux : ceux qui sont capables de voler en atmosphère (=> la remarque ci-dessus s'applique) et ceux qui n'évoluent que dans l'espace. Ces derniers n'étant pas soumis à la gravité (quoiqu'il y ait d'autres forces), ils n'ont pas les mêmes contraintes en matière de masse embarquée, ni en matière de forme.

Pour les vaisseaux qui n'évoluent que dans l'espace, les contraintes de masse sont moins présentes. L'air embarqué représente quand même une masse supplémentaire qui fait que le vaisseau consomme plus de carburant. Et aussi, un compartiment pressurisé nécessite un renforcement des parois pour que la différence de pression avec l'extérieur non-pressurisé ne provoque une rupture. Ce renforcement représente également une masse supplémentaire.