Ce cours explique les forces d'interaction gravitationnelle et le poids, deux concepts fondamentaux en physique qui décrivent comment les objets s'attirent et comment nous sommes attirés vers la Terre.
La gravitation est une force attractive qui s'exerce entre deux objets ayant une masse. Elle a été découverte par Isaac Newton au XVIIe siècle.
Propriétés de la gravitation :
Exemple :
Le système solaire est maintenu par la gravitation : le Soleil attire les planètes, qui tournent autour de lui sur des orbites quasi-circulaires. La Terre attire la Lune, qui reste en orbite autour de la Terre.
La force d'interaction gravitationnelle est la force attractive qui s'exerce entre deux corps A et B de masses \( m_A \) et \( m_B \), séparés par une distance \( d \).
La force gravitationnelle est donnée par la formule :
FA/B = FB/A = G × (mA × mB) / d2
Où :
À noter :
Exemple :
Calculons la force gravitationnelle entre la Terre (mT = 5,98 × 1024 kg) et la Lune (mL = 7,35 × 1022 kg), séparées par une distance d = 3,84 × 108 m :
FT/L = 6,67 × 10−11 × (5,98 × 1024 × 7,35 × 1022) / (3,84 × 108)2 ≈ 1,99 × 1020 N
Représentation des forces gravitationnelles entre deux corps
Schéma : Forces gravitationnelles entre deux corps A et B
Le poids est une force particulière due à l'attraction gravitationnelle exercée par la Terre (ou un autre astre) sur les objets à sa surface.
Le poids P est donné par la formule :
P = m × g
Où :
Propriétés du poids :
Exemple :
Un objet de masse 10 kg a :
| Force Gravitationnelle | Poids |
|---|---|
| Force attractive entre deux objets massifs | Force exercée par un astre (ex. Terre) sur un objet |
| Dépend des masses des deux objets et de la distance | Dépend de la masse de l'objet et de l'intensité de la pesanteur g |
| Exemple : Force entre la Terre et la Lune | Exemple : Poids d'une personne sur Terre |
| Se calcule avec \( G \times \frac{m_A \times m_B}{d^2} \) | Se calcule avec \( m \times g \) |
Exemple 1 : Force gravitationnelle entre deux pommes
Deux pommes de 70 g (0,07 kg) séparées de 50 cm (0,5 m) s'attirent avec une force :
F = 6,67 × 10−11 × (0,07 × 0,07) / (0,5)2 ≈ 1,3 × 10−12 N
Cette force est extrêmement faible, car les masses sont petites.
Exemple 2 : Poids d'un astronaute
Un astronaute de 70 kg a :
Sa masse reste de 70 kg, mais son poids change selon l'astre.
À retenir :