Pesanteur
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Introduction

Schéma montrant la vitesse d'un objet en fonction du temps lorsqu'il subit une accélération de 1 g, la pesanteur de la Terre. Il ne tient pas compte de la résistance de l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est...) ou de la vitesse (On distingue :) initiale.

Le champ de pesanteur (Le champ de pesanteur (ou plus couramment pesanteur) est un champ attractif auquel sont soumis tous les corps matériels au voisinage de la Terre : on observe ainsi qu'en un lieu donné tous les corps libres tombent...) (ou plus couramment pesanteur) est un champ attractif auquel sont soumis tous les corps matériels au voisinage (La notion de voisinage correspond à une approche axiomatique équivalente à celle de la topologie. La topologie traite plus naturellement les notions globales comme la continuité...) de la Terre : on observe ainsi qu'en un lieu donné tous les corps libres tombent en direction du sol suivant la même direction, appelée verticale. À la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) de la terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes....), le champ de pesanteur vaut approximativement 9,81 m/s². La force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au courage (cf. les articles « force...) à laquelle est soumise un corps en raison de la pesanteur est appelée poids de ce corps et est directement reliée à la pesanteur par sa masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse...).

Si l'essentiel de la pesanteur est d'origine gravitationnelle c'est-à-dire due à l'attraction mutuelle entre corps massifs, le fait que la pesanteur soit définie dans le référentiel terrestre et que la Terre soit en rotation autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter,...) de son axe introduit une correction sous la forme d'une force d'inertie (L'inertie d'un corps découle de la nécessité d'exercer une force sur celui-ci pour modifier sa vitesse (vectorielle). Ainsi, un corps immobile ou en mouvement rectiligne uniforme (se déplaçant sur une droite à...) centrifuge.

Cette définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la division entre les définitions réelles et les définitions nominales.) est en fait généralisable aux autres planètes : on parle alors de pesanteur martienne par exemple.

Poids

Un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette...) de masse m dans un lieu où l'accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est une grandeur vectorielle qui indique la...) de la pesanteur vaut g, apparaît soumis à une force verticale, appelée poids de l'objet : P = mg.

En 1903, on a défini le kilogramme-force comme unité de mesure (En physique et en métrologie, les unités sont des étalons pour la mesure de grandeurs physiques qui ont besoin de définitions précises pour être utiles. Les systèmes...) force. C'était le poids d'une masse de 1 kilogramme (Le kilogramme (symbole kg) est l’unité de masse dans le Système international d’unités (SI).) en un lieu où l'accélération de la gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) valait gn = 9,80665 m s-2, l’accélération de la gravité standard.

Le kilogramme-force est une unité obsolète, valant par définition 9,80665 Newton.

Origine de la pesanteur

La première description quantitative de la pesanteur a été donnée (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction, d'un...) par la loi universelle de la gravitation (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) de Newton. La pesanteur à la distance R du centre d'un astre sphérique isolé formé de couches homogènes, et de masse totale M est dirigée vers le centre de l'astre et vaut  g=G \frac{M}{R^2} D'après Newton, il existe une force instantanée à distance entre deux masses m et M, valant G \frac{m M}{R^2}.

G=6,67259\times 10^{-11}\cdot m^3\cdot kg^{-1}\cdot s^{-2} ou N\cdot m^2\cdot kg^{-2}.

La théorie de la relativité (Cet article traite de la théorie de la relativité à travers les âges. En physique, la notion de relativité date de Galilée. Les travaux d'Einstein en ont fait un important champ...) générale d'Einstein décrit comment l'espace-temps (La notion d'espace-temps a été introduite au début des années 1900 et reprise notamment par Minkowski en 1908 dans un exposé mathématique sur la géométrie de l'espace et du...) se courbe (En géométrie, le mot courbe, ou ligne courbe désigne certains sous-ensembles du plan, de l'espace usuels. Par exemple, les droites, les segments, les lignes polygonales et les cercles sont des...) à cause de la présence d'une densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est...) de masse. Cette théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent...) contient la même constante universelle de gravitation G que la théorie de Newton et coïncide avec elle tant que la pesanteur reste faible. La théorie de Newton est suffisante pour prévoir le mouvement des satellites (Satellite peut faire référence à :) artificiels, mais la théorie d'Einstein est indispensable pour assurer la synchronisation des horloges des satellites GPS.

Attraction gravifique

Selon Isaac Newton (Sir Isaac Newton était un philosophe, mathématicien, physicien et astronome anglais né le 4 janvier 1643 du calendrier grégorien[1] au manoir de Woolsthorpe près de Grantham et mort le 31 mars 1727[1] à...), qui formula la loi d'attraction universelle dans son ouvrage Principes mathématiques de la Philosophie Naturelle paru en 1687, deux points matériels P et Q, de masses respectives MP et MQ, s'attirent mutuellement avec une force dont l'intensité vaut F(P,Q) = \tfrac{GM_PM_Q}{d^2 (P,Q)}, où d(P,Q) désignent la distance séparant les points P et Q, et G la constante de gravitation de Newton valant (6,67259 \pm 0,00085)\cdot 10^{-11}\rm~m^3kg^{-1}s^{-2}. Cette force est portée par la droite joignant les points P et Q.

En P elle est orientée vers Q : F(P,Q) = F(P,Q)\tfrac{PQ}{d (P,Q)}.

En Q, elle est orientée vers P : F(Q,P) = F(P,Q)\tfrac{QP}{d (P,Q)}.

Dans la suite, P désignera en général le point (Graphie) attiré (on dit aussi le point potentié) et Q le point attirant (ou point potentiant). Nous admettrons que P est une particule-test de masse unitaire (MP = 1). La force attirante s'exerçant en P est alors une force par unité de masse, ou force spécifique, appelée gravité ou force gravifique. Nous la dénoterons ici X(P,Q).

On a donc :

X(P,Q) = \frac{F(P,Q)}{M_P} = G\,M_Q\,P\,Q\,d^{-2}(P,Q).

Les dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si c'est une pièce de...) de cette force gravifique, qui selon la première loi de Newton communique une accélération \mathbf g (appelée accélération gravifique) à la masse unitaire en P, sont donc celles d'une accélération, c'est-à-dire LT − 2. La grandeur X s'exprime donc en m / s2.

Un corps tel que la Terre est composé d'un nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) quasi-infini de points massiques, en sous-entendant par point massique un point discret tel un atome (Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite...) ou une molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité de...). La Terre dans son entièreté — ou toute partie de celle-ci — induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de recevoir l'induction de l'inducteur et de la transformer en électricité (générateur) ou...) sur la particule-test en P une force d'attraction X résultant de la sommation vectorielle des forces exercées individuellement par tous les points massiques.

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