▷ Qu'est-ce que le champ gravitationnel (ou champ gravitationnel) ?

Cet article explique en quoi consiste le champ gravitationnel, également appelé champ gravitationnel. Ainsi, vous trouverez la définition du champ gravitationnel, sa formule et un exemple de son calcul.

Qu'est-ce que le champ gravitationnel (ou champ gravitationnel) ?

Le champ gravitationnel , ou champ gravitationnel , est le champ de forces qui représente la gravité. Autrement dit, le champ gravitationnel est l’étendue de l’espace dans laquelle un corps ayant une masse en attire un autre.

Par conséquent, le champ gravitationnel d’une masse est la région de l’espace dans laquelle ladite masse attire toute autre masse par une force gravitationnelle.

Logiquement, plus la masse d’un corps est grande, plus son champ gravitationnel est important. C’est pourquoi les corps contenant beaucoup de matière, par exemple les planètes, exercent d’importantes forces gravitationnelles. En revanche, les objets de faible masse, comme un crayon, n'ont pratiquement aucune force de gravité (ils sont négligés). Ci-dessous, nous verrons comment est calculée l’intensité d’un champ gravitationnel.

A noter que le champ gravitationnel est considéré comme un champ vectoriel en physique newtonienne ou classique, alors qu'en physique relativiste c'est un champ tensoriel. Donc, pour résoudre les problèmes fondamentaux concernant le champ gravitationnel, il doit être traité comme un champ vectoriel.

Formule du champ gravitationnel

L'intensité du champ gravitationnel (ou champ gravitationnel) d'un corps est égale à la constante gravitationnelle universelle multipliée par la masse du corps divisée par le carré de la distance entre le point en question et le centre du corps.

La formule pour calculer l’intensité du champ gravitationnel est donc la suivante :

$g=\cfrac{G\cdot M}{r^2}$

Où:

$g$ est le champ gravitationnel.
$G$ est la constante de gravitation universelle, dont la valeur est $6,674\cdot 10^{-11} \ N\cdot m^2/kg^2$ .
$M$ est la masse du corps qui crée le champ gravitationnel, exprimée en kilogrammes.
$r$ est la distance entre le corps qui crée le champ gravitationnel et le corps attiré, exprimée en mètres.

Par conséquent, le symbole du champ gravitationnel est un g minuscule et ses unités sont m/s ² puisqu'il s'agit d'une accélération. Plus précisément, c'est l'accélération avec laquelle le corps qui exerce le champ gravitationnel attire un autre corps.

A noter que le champ gravitationnel ne dépend pas de la masse de l'objet attiré, mais de la masse qui crée le champ et de la distance entre les deux corps.
De plus, la direction du champ gravitationnel est la ligne imaginaire qui passe entre la masse qui crée le champ et la masse attirée par le champ.
Enfin, lorsque l’on considère le champ gravitationnel comme un champ vectoriel, la direction du vecteur est vers le centre de masse qui crée le champ.

Le champ gravitationnel de la Terre

Maintenant que nous connaissons la signification du champ gravitationnel, nous allons calculer l'intensité du champ gravitationnel de la Terre afin que vous puissiez voir comment cela se fait.

Pour ce faire, il faut appliquer la formule du champ gravitationnel :

$g=G\cdot \cfrac{M}{R^2}$

Les valeurs de la constante gravitationnelle universelle, de la masse de la Terre et du rayon du centre de la planète à sa surface sont :

G = 6 674 · 10 ^-11 N·m ² /kg ²
M = 5,972·10 ²⁴ kg
R = 6371000 m

Ainsi, nous substituons les données dans la formule et calculons la valeur du champ gravitationnel à la surface de la Terre :

[latex] g=6,674\cdot 10^{-11}\cdot \cfrac{5,972\cdot 10^{24}}{6371000^2}=9,81 \ \cfrac{m}{s^2}[/ latex]

En bref, la valeur du champ gravitationnel à la surface de la Terre est de 9,81 m/s ² .

Champ gravitationnel et champ électrique

Enfin, nous verrons quelle est la différence entre le champ gravitationnel et le champ électrique, puisque ce sont deux types de champs vectoriels habituellement travaillés en physique.

La principale différence entre le champ gravitationnel et le champ électrique est que le champ gravitationnel existe toujours pour tous les corps, alors que le champ électrique n'existe que lorsque les corps sont chargés électriquement.

Ainsi, tout objet ayant une masse exerce toujours une force gravitationnelle, même si, logiquement, si sa masse est très petite, la force gravitationnelle qu'il exerce le sera également. Alors qu’un corps n’exercera une force électrique que lorsqu’il sera chargé d’électricité.

De plus, le champ électrique peut être attractif ou répulsif, puisque deux corps chargés électriquement peuvent s'attirer (s'ils sont chargés d'un signe différent) ou se repousser (s'ils sont chargés du même signe). Cependant, le champ gravitationnel est toujours un champ d’attraction, puisque la force de gravité attire un corps vers un autre.

Champ gravitationnel (ou champ gravitationnel)