Nous expliquons ce que sont les champs gravitationnels et comment leur intensité est mesurée. Aussi, des exemples de champ gravitationnel.
Qu’est-ce qu’un champ gravitationnel ?
Le champ gravitationnel ou champ gravitationnel est appelé l’ensemble des forces qui représente, en physique , ce que l’on appelle communément la force de gravité : l’une des quatre forces fondamentales de l’ univers . La force gravitationnelle est une force d’attraction entre des objets massifs.
Selon la logique des champs gravitationnels, la présence d’un corps de masse M génère dans l’espace qui l’entoure un champ de forces gravitationnelles qui peut modifier la trajectoire des objets massifs sous son influence.
En effet, si un autre corps de masse M s’approche du champ gravitationnel de M, on remarquera que son mouvement est altéré par la force de gravité . Et, selon la théorie de la relativité, même le temps lui- même serait affecté par ces forces, le déformant et donnant naissance à des singularités comme les trous noirs, objets astronomiques dont les champs gravitationnels sont si forts que même la lumière ne peut s’en échapper.
Les champs gravitationnels ont été pendant de nombreuses années de nature éminemment théorique , compris par la physique classique (newtonienne) comme un champ vectoriel, et par la physique relativiste comme un champ tenseur du second ordre, mais la découverte en 2016 des ondes gravitationnelles par l’expérience LIGO des scientifiques semble jeter nouvel éclairage sur cette question.
Voir aussi : Système solaire
Intensité du champ gravitationnel
L’intensité des champs gravitationnels ou, ce qui revient au même, l’ accélération de la gravité (ou simplement de la gravité) est représentée en physique classique par le symbole g et comme un champ de vecteurs, c’est-à-dire de lignes douées de sens et de direction .
Elle est communément définie comme la force par unité de masse qu’une particule donnée subira en présence d’une distribution de masse. Elle est généralement exprimée en Newtons par kilogramme (N/kg).
La formule de son calcul serait alors :
g = lim m→0 F/m , où m serait une masse d’essai et F la force gravitationnelle agissant sur elle.
potentiel gravitationnel
Le potentiel gravitationnel d’un champ gravitationnel est, en mécanique newtonienne, une quantité scalaire qui se mesure en joules par kilogramme (J/kg) et se définit comme la quantité de travail par unité de masse nécessaire pour transporter un corps à une vitesse constante depuis l’infini à un point donné du champ gravitationnel considéré.
Le potentiel gravitationnel est calculé selon la formule suivante :
V = – GM/r , où V est le potentiel gravitationnel, G est la constante gravitationnelle universelle et r est la distance entre le point où nous voulons calculer le potentiel et la position de la masse M.
Exemples de champ gravitationnel
Un exemple parfait de champ gravitationnel est celui du système solaire , dans lequel les planètes orbitent autour du Soleil , attirées par les forces gravitationnelles de leur masse.
Un autre exemple est le champ gravitationnel terrestre , celui généré par la planète Terre qui l’entoure et que nous pouvons apprécier à chaque fois que nous laissons tomber un objet au sol . La masse de la Terre est d’environ 5974 x 10 24 kg, ce qui génère un champ gravitationnel remarquable autour d’elle.
La gravité terrestre est connue pour être d’environ 9,8 N/kg, soit une accélération de 9,8 m/s vers le centre de la Terre. Cette valeur peut fluctuer très peu en fonction de l’emplacement géographique, mais supposer qu’elle est constante sur toute la surface de la Terre est une très bonne approximation.
De plus, le champ gravitationnel sera plus fort au voisinage immédiat de la surface terrestre que dans les couches externes de l’ atmosphère .
