La physique moderne se définit principalement en termes de champs, qui sont des entités physiques qui s'étendent dans l'espace et le temps. Ces objets sont les sources habituelles de forces sans contact et nous permettent de décrire la dynamique de presque tous les systèmes que nous connaissons.
Des millions de fiches spécialement conçues pour étudier facilement
Inscris-toi gratuitementChoisis la bonne réponse.
Choisis la bonne réponse.
Choisis la bonne réponse.
Choisis la bonne réponse.
Choisis la bonne réponse.
Choisis la bonne réponse.
Choisis la bonne réponse.
Choisis la bonne réponse.
Choisis la bonne réponse.
Choisis la bonne réponse.
Achieve better grades quicker with Premium
Geld-zurück-Garantie, wenn du durch die Prüfung fällst
Review generated flashcards
pour commencer à apprendre ou créer tes propres flashcards d'IA
Commence à apprendre ou crée tes propres flashcards d'IA
Équipe enseignants Intensité du champ gravitationnel
Sauter à un chapitre clé
Le scientifique d'origine britannique Isaac Newton avait déjà compris que la gravité est un champ qui existe en raison de la présence d'une masse. De plus, il s'est rendu compte qu'il s'agissait toujours d'une force d'attraction. Jetons un coup d'œil à la définition de l'intensité du champ gravitationnel :
L'intensité du champ gravitationnel est la mesure de l'intensité du champ gravitationnel qui a une masse comme source et qui attire d'autres masses.
L'intensité du champ gravitationnel est générée par des masses et donne lieu à une force d'attraction qui s'affaiblit avec la distance.
Historiquement, il n'existe pas de description unique de la gravité. Grâce à l'expérimentation, nous savons que l'expression de Newton fonctionne sur les planètes, les étoiles (etc.) et leur environnement.
Lorsque l'on considère des phénomènes plus complexes, tels que les trous noirs, les galaxies, la déviation de la lumière, nous avons besoin de théories plus fondamentales telles que la relativité générale, développée par Albert Einstein.
Rappelle-toi la loi de la gravitation de Newton. Sa formule est la suivante
\[\vec{Z} = G \cdot \frac{M}{r^2} \cdot \vec{e}_r\]
où le vecteur Z est le champ source de la masse M, G est la constante universelle de gravitation, r est la distance radiale mesurée à partir du centre de masse du corps source, et le vecteurer est le vecteur unitaire radial se dirigeant vers lui. Si nous voulons obtenir la force qu'un corps de masse m subit sous l'influence du champ Z, nous pouvons simplement la calculer comme suit
\[\vec{F} = m \cdot \vec{Z}\]
Concernant les unités et les valeurs, nous constatons que la force de gravité se mesure en newtons [N = kg⋅m/s2]. Par conséquent, l'intensité du champ se mesure enm/s2, c'est-à-dire qu'il s'agit d'une accélération. La masse est généralement mesurée en kilogrammes et la distance en mètres. Cela nous donne les unités de la constante gravitationnelle universelle G, qui sont Nm2/kg2 = m3/s2⋅kg. La valeur de G est de 6,674 ⋅ 10-11m3/s2⋅kg.
L'énergie potentielle gravitationnelle, elle, est mesurée en joules.
Important à savoir ! Lavaleur du champ gravitationnel sur Terre varie en fonction de l'altitude, mais près de la surface de la Terre, elle est de 9,81m/s2 ou N/kg.
Les principales caractéristiques du champ gravitationnel sont les suivantes
Il est important de comprendre ces caractéristiques, même pour les scientifiques actuels, afin de développer de meilleurs modèles de gravitation qui reproduisent les aspects fondamentaux de la gravitation de Newton.
L'une des conséquences les plus importantes de l'expression de Newton pour l'intensité du champ gravitationnel est la réciprocité des masses. Cela est conforme à la troisième loi du mouvement de Newton, qui stipule : si un corps exerce une force sur un autre corps, ce dernier exerce la même force avec une direction opposée sur le premier.
La réciprocité est plus profonde qu'il n'y paraît puisqu'elle stipule qu'une caractéristique fondamentale de l'intensité du champ gravitationnel est qu'elle équivaut à décrire les interactions gravitationnelles du point de vue d'un corps ou de l'autre. Cela semble trivial mais a des implications profondes concernant, par exemple, la relativité générale.
L'une des principales caractéristiques de l'expression de Newton pour l'intensité du champ gravitationnel est la dépendance quadratique radiale. Il s'avère que dans un espace tridimensionnel, c'est la bonne dépendance pour obtenir une gamme infinie d'intensité de champ atteignant n'importe quelle partie de l'espace. Toute autre dépendance ne lui permettrait pas d'avoir une portée infinie ou provoquerait des incohérences physiques.
De plus, cette dépendance sphérique est accompagnée d'une symétrie radiale sphérique dans la direction de l'intensité du champ. Cela garantit non seulement un caractère attractif, mais est également compatible avec l'isotropie: il n'y a pas de direction particulière dans l'espace tridimensionnel. Le moyen de mettre toutes les directions sur un pied d'égalité est d'imposer la symétrie sphérique, ce qui conduit à la dépendance radiale et au vecteur radial.
La constante universelle de gravitation ou constante de Cavendish mesure l'intensité du champ gravitationnel. Bien sûr, l'intensité du champ dépend des caractéristiques de chaque cas, mais il s'agit d'une mesure au sens suivant : si nous fixons toutes les variables à un (avec les unités appropriées), quel nombre obtenons-nous ?
Par exemple, si nous prenons deux charges de 1 coulomb séparées d'un mètre, nous obtenons une certaine force électrostatique. Si nous faisons de même avec deux corps de 1 kilogramme chacun, nous obtenons un autre nombre pour la force gravitationnelle. La valeur est, essentiellement, la valeur de la constante devant chacune des formules. Il s'avère que la constante de la gravitation G est plus petite que la constante de l'électromagnétisme k (8,988 ⋅ 109N⋅m2/C2), la gravité est donc une force plus faible.
En fait, des quatre forces fondamentales (gravité, électromagnétisme, force forte et force faible), la force du champ gravitationnel est la plus faible. C'est aussi la seule qui agisse de façon pertinente à l'échelle interplanétaire.
Les quatre forces fondamentales sont la gravité, l'électromagnétisme, la force forte et la force faible.
Voici quelques exemples de calculs de l'intensité du champ gravitationnel pour mieux comprendre son fonctionnement dans divers objets astronomiques.
Inscris-toi gratuitement pour accéder à toutes nos fiches.
De Score
Accède à plus de 700 millions de ressources d'apprentissage
Étudie plus efficacement avec des flashcards
Obtiens de meilleures notes grâce l'IA
Tu as déjà un compte ? Connecte-toi
At StudySmarter, we have created a learning platform that serves millions of students. Meet the people who work hard to deliver fact based content as well as making sure it is verified.
Digital Content Specialist
Lily Hulatt is a Digital Content Specialist with over three years of experience in content strategy and curriculum design. She gained her PhD in English Literature from Durham University in 2022, taught in Durham University’s English Studies Department, and has contributed to a number of publications. Lily specialises in English Literature, English Language, History, and Philosophy.
Get to know Lily
AI Engineer
Gabriel Freitas is an AI Engineer with a solid experience in software development, machine learning algorithms, and generative AI, including large language models’ (LLMs) applications. Graduated in Electrical Engineering at the University of São Paulo, he is currently pursuing an MSc in Computer Engineering at the University of Campinas, specializing in machine learning topics. Gabriel has a strong background in software engineering and has worked on projects involving computer vision, embedded AI, and LLM applications.
Get to know Gabriel
Resumes 
Flashcards 
StudySmarter IA 
Notes de cours 
Planning de révision 
Dossiers 
Examens 
Magazine 
Faire carrière 
App mobile