5.8: Apesanteur

Quand un objet est lâché, il accélère vers le centre de la Terre. Si la force externe nette agissant sur l'objet est son poids, on dit qu'il est en chute libre ; c'est-à-dire que la seule force agissant sur l'objet est la gravité. Galilée a montré de manière décisive que, en l'absence de résistance de l'air, tous les objets tombent avec la même accélération, g. Cependant, lorsque les objets tombent vers le bas sur Terre, ils ne sont jamais véritablement en chute libre, car il y a toujours une certaine force de résistance ascendante de l'air agissant sur l'objet. L'apesanteur, également appelée gravité zéro, est une sensation ressentie par un corps lorsque toutes les forces de contact qui agissent sur lui disparaissent.

Techniquement parlant, la gravité existe partout dans l'univers, car elle est définie comme la force qui attire deux corps l'un vers l'autre. Cependant, les astronautes dans l'espace ne ressentent généralement pas ses effets. Les astronautes dans un vaisseau spatial accélérant vers le bas avec g ressentent l'apesanteur. S'ils devaient mesurer leur poids pendant la chute libre à l'aide d'une balance, la lecture de la balance serait zéro. Il n'y a aucune différence dans l'apesanteur apparente dans l'avion et en orbite lorsque la chute libre se produit. Considérons une personne debout sur une balance dans un ascenseur pendant la chute libre. Ici, comme aucune force de réaction ne leur est appliquée, ils ressentiraient l'apesanteur. Ainsi, la lecture sur la balance serait zéro.

Ce texte est adapté de Openstax, University Physics Volume 1, Section 5.4: Mass and Weight.

Rappelons que si l’on ne tient pas compte des effets de frottement de l’air, tous les corps, quelle que soit leur masse, tombent avec une accélération constante connue sous le nom d’accélération due à la gravité.

De tels corps sont appelés corps en chute libre et la force nette agissant sur eux n’est due qu’à leur poids. Ils atteignent le sol en même temps.

Par conséquent, en l’absence de forces de contact, tout corps en chute libre fait l’expérience de l’apesanteur.

Par exemple, dans un tour de montagnes russes, le passager est soumis à l’action de la force normale et de la force gravitationnelle. Lorsque la voiture atteint le sommet de la boucle, le cycliste est momentanément soulevé du siège, supprimant ainsi la force normale.

La seule force agissant sur la personne dans cette position est son poids, qui lui donne l’impression d’être « en apesanteur ». L'apesanteur n'est qu'une sensation car le poids de son corps agit toujours sur Terre.