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Les ascenseurs ont une étrange façon de perturber votre sens de la gravité. Dès qu’un ascenseur monte, vous le ressentez dans vos pieds. Pendant une seconde, le sol appuie plus fort que d’habitude. Lorsque l’ascenseur ralentit, cette pression diminue, vous laissant brièvement plus léger.
Si vous vous tenez sur une balance à l’intérieur d’un ascenseur qui monte, le nombre saute. Lorsqu’il ralentit jusqu’à s’arrêter, le nombre diminue. En descendant, c’est le contraire qui se produit.
La réponse courte est que vous pouvez vous sentir plus lourd à deux moments : lorsque l’ascenseur commence à monter (accélération vers le haut) et lorsqu’il ralentit à la toute fin d’une descente (décélération vers le bas). Mais l’explication dépend de ce que signifie réellement le « poids » et de ce que votre corps peut ressentir.
« Quand vous restez immobile, tout cela peut être la même chose », a déclaré Morales. « Mais dès que l’ascenseur commence à accélérer ou à ralentir, vous obtenez trois réponses différentes. C’est juste physique« .
Votre masse ne change jamais, peu importe ce que fait l’ascenseur. Pesanteur près de la surface de la Terre reste également essentiellement la même entre le bas et le haut d’un bâtiment. Ce qui change, c’est la troisième définition : la force avec laquelle l’échelle monte. Cette poussée vers le haut est ce que mesure réellement une échelle.
Regarder la gravité
Cette distinction révèle quelque chose de contre-intuitif : « Vous ne pouvez pas ressentir la gravité. Vous ne le pourriez jamais. » Jason Barnesprofesseur de physique à l’Université de l’Idaho, a déclaré à Live Science.
Barnes a pointé du doigt les astronautes à bord de la Station spatiale internationale. « La gravité réelle de la Terre là-haut est presque exactement la même qu’ici », a-t-il déclaré. « Mais ils ne le sentent pas. »
Ce n’est pas parce que la gravité disparaît en orbite. À l’altitude de la station (environ 250 miles ou 400 kilomètres au-dessus de notre planète), l’attraction gravitationnelle de la Terre est toujours d’environ 90 % aussi fort comme c’est le cas à la surface. La différence est que les astronautes et la station spatiale sont en chute libre continue vers la Terre.
La station se déplace latéralement à plus de 17 000 mph (27 300 km/h). En tombant, la Terre se courbe sous elle. Au lieu de toucher le sol, il continue de le rater. Le résultat est une chute constante autour de la planète.
Étant donné que les astronautes et la station spatiale tombent ensemble au même rythme, le sol n’a jamais besoin de pousser sur eux. Et cette poussée vers le haut est ce que nous ressentons réellement sous forme de poids (également appelé force normale).
Sur Terre, le sol vous empêche constamment de tomber en vous poussant vers le haut. En orbite, une telle poussée n’existe pas. Les astronautes sont toujours sous l’influence de la gravité, mais rien ne les empêche de tomber. Sans que le sol ne pousse vers le haut, ils se sentent en apesanteur.
Pourquoi les ascenseurs vous font-ils sentir plus lourd ou plus léger ?
Un ascenseur modifie brièvement la force avec laquelle le sol vous repousse. Lorsque l’ascenseur commence à monter, il doit également vous accélérer vers le haut. « Pour commencer à monter, c’est à ce moment-là que vous vous sentez plus lourd », a déclaré Barnes. « L’ascenseur repousse plus fort que d’habitude afin de vous accélérer vers le haut. »
Dans un ascenseur d’immeuble typique, cette accélération supplémentaire pourrait être d’environ 1 mètre par seconde carrée. Cela représente environ un dixième de la gravité terrestre. Pour quelqu’un qui pèse normalement 150 livres (68 kilogrammes), cela ajouterait brièvement environ 10 % à la lecture de la balance. Au lieu de 150 livres, la balance pourrait afficher environ 165 livres (75 kg).
Morales a décrit le même effet du point de vue de l’échelle. « La force de gravité n’a pas changé du tout », a-t-il déclaré. « Mais maintenant, pour que vous accélériez, il faut que quelque chose vous pousse plus fort que la gravité. Et donc votre poids sur la balance va augmenter. »
Une fois que l’ascenseur atteint une vitesse constante, l’accélération s’arrête. La gravité et la poussée vers le haut s’équilibrent à nouveau, et la balance revient à sa lecture normale, même si vous êtes toujours en mouvement.
En haut, lorsque l’ascenseur ralentit jusqu’à s’arrêter, c’est l’inverse qui se produit. Même si vous continuez à monter, l’ascenseur doit accélérer légèrement vers le bas pour vous ralentir.
La force de gravité n’a pas changé. Mais comme l’ascenseur accélère maintenant vers le bas, le sol n’a pas besoin de pousser aussi fort pour contrôler votre mouvement. Avec moins de poussée vers le haut (force normale), la lecture de l’échelle diminue.
« On se sent un peu plus léger », a déclaré Morales.
Le même schéma se répète à la descente. Lorsque l’ascenseur accélère vers le bas, vous vous sentez plus léger car le sol soulève moins que d’habitude. Mais à mesure qu’il s’approche du fond et ralentit jusqu’à s’arrêter, l’accélération remonte à nouveau, vous faisant à nouveau sentir lourd.
Cette expérience quotidienne s’avère être liée à l’une des idées les plus importantes de la physique moderne.
« C’est un effet qu’Einstein a remarqué pour la première fois lorsqu’il développait la relativité générale », a déclaré Barnes. Cette idée, connue sous le nom de principe d’équivalence, a aidé Einstein à comprendre la gravité non pas comme une force mais comme une conséquence de l’accélération et de la courbure de l’objet. espace-temps lui-même.
