Comment comprendre l'origine de la force de pesanteur?

 

par lionel6 |

     

Tout le monde connaît la pesanteur par ses effets. L'origine de la force de pesanteur est, elle, beaucoup moins bien connue du grand public, elle est en fait facile à comprendre.

Étapes de réalisation

1.

Si nous considérons deux masses ponctuelles A et B (c'est à dire des corps dont la forme est réduite à un point mais qui possèdent une masse), alors ces deux masses exercent mutuellement des forces d'attractions entre elles.

2.

Ce phénomène a été décris par Isaac Newton au 16ème siècle, ces interactions ont été nommées interactions gravifiques.

3.

La valeur de la force que ressent la masse B et qui est exercée par la masse A vaut:

F = G * masse_A * masse_B / distance_AB²

où G est la constante de gravitation universelle et vaut environ 6,6 * 10^-11 Newton * mètre² / kg²

4.

Si on considère deux corps quelconques (une pomme et une poire, deux personnes, ou même un chien et une locomotive). Ces deux corps peuvent être vus comme des superpositions d'un très grand nombre de masses ponctuelles.

5.

Ces corps exercent donc une forme attractive entre eux.

6.

Lorsque nous sommes assis à côté d'une pomme, la pomme exerce une force attractive sur nous et nous exerçons une force attractive sur la pomme.

Cette force est bien sûr extrêmement petite, si bien que nous ne la ressentons pas.

7.

La terre peut également être vue comme un assemblage d'un nombre extrêmement grand de masses ponctuelles.

8.

Si un corps se trouve au voisinage de la terre, chaque particule de la terre attire (et est attirée par) ce corps.

9.

La masse totale de la terre est très grande, la force d'attraction est donc dans ce cas non négligeable et nous pouvons la ressentir.

10.

La force gravifique que la terre exerce sur un corps, aussi appelée force de pesanteur ou poids, dépend de la distance entre le corps et la terre (en fait du centre de la terre).

11.

La force de pesanteur est donc différente selon qu'on se trouve à la surface de la terre ou dans le ciel. De même, comme la terre n'est pas parfaitement symétrique (montagnes, etc.), la force de pesanteur d'un corps à la surface de la terre dépend de sa position sur la terre

12.

Malgré cela, la terre possède un rayon extrêmement grand. La force de pesanteur ne change donc pas de façon considérable selon la hauteur et on peut la considérer constante au voisinage de la terre (pour une masse donnée).

13.

L'équation

Force_pesanteur = G * masse_terre * masse_corps / distance_terre_corps²

se simplifie donc en considérant la distance constante et on obtient

Force_pesanteur = g * masse_corps

où g est l'accélération à la surface de la terre, supposée constante, qui vaut environ 9,81 m/s²

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