Champ gravitationnel | IOPSpark

Description

Un champ gravitationnel existe dans toute région où une particule est soumise à une force qui ne dépend que de la masse et de la position de la particule.

Le champ gravitationnel en un point est une quantité vectorielle habituellement représentée par le symbole g.

Le champ gravitationnel en un point est défini comme la force par unité de masse qui agirait sur une particule située en ce point.

Si une masse d’essai m est soumise à une force F en un point, et que F ne dépend que de la masse et de la position de la particule, alors le champ gravitationnel en ce point est défini comme
g = Fm

Discussion

Le champ gravitationnel est parfois appelé force du champ gravitationnel ; ce glossaire évite ce terme car il pourrait être confondu avec la magnitude du champ gravitationnel.

La force dans la description est connue comme une force gravitationnelle et est souvent appelée poids, mais ce dernier terme est à éviter car il est ambigu.

Historiquement, g était parfois appelé l’accélération due à la gravité car il est numériquement égal à l’accélération subie par un objet en chute libre dans un champ gravitationnel.

Unité SI

newton par kilogramme, N kg-1

Exprimée en unités de base SI

m s-2

Autres unités couramment utilisées)

gal ( 1 gal = 0.01 N kg-1)

Expressions mathématiques

  • si une masse m subit une force gravitationnelle F, alors le champ gravitationnel en ce point est
    g = Fm
  • L’amplitude du champ gravitationnel g à la surface de la Terre est liée à la constante gravitationnelle universelle G
  • g = GMRE 2
    où M est la masse de la Terre et RE son rayon.

Entrées associées

  • Champs électrostatique
  • Potentiel gravitationnel
  • Poids

Dans le contexte

La magnitude du champ gravitationnel à la surface de la terre est d’environ 9.8 N kg-1.

La valeur de g varie d’un endroit à l’autre de la surface de la Terre. Cela s’explique notamment par le fait que g dépend de la distance au centre de la Terre, et que la Terre n’est pas une sphère parfaite – le rayon de la Terre est plus petit aux pôles qu’à l’équateur. En outre, la densité de la Terre n’est pas uniforme, de sorte que la masse de la Terre n’est pas répartie de manière égale.

La gravimétrie, impliquant des mesures du champ gravitationnel de surface, peut fournir des informations sur la nature des matériaux à l’intérieur de la Terre, par exemple les gisements de pétrole. Les variations de la gravimétrie, qui implique des mesures du champ gravitationnel de surface, peuvent fournir des informations sur la nature des matériaux à l’intérieur de la Terre, par exemple les gisements de pétrole. Des variations de g de l’ordre de ~ 10-8 N kg-1 peuvent être détectées à l’aide d’instruments sensibles.

L’accélération de la chute libre sur Terre, mesurée par exemple dans une expérience simple de pendule ou en chronométrant un objet qui tombe, est affectée par la rotation de la Terre ainsi que par le champ gravitationnel local. Les effets de la rotation sont plus importants aux basses latitudes (près de l’équateur), mais même à l’équateur, les effets de la rotation ne réduisent l’accélération de la chute libre que d’environ 3 × 10-2 m s-1, de sorte que ces effets peuvent souvent être ignorés

.

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