La loi de la gravitation universelle de Newton est utilisée pour expliquer la force gravitationnelle. La force gravitationnelle est un type de force sans contact, la force gravitationnelle est une force dans la nature toujours attractive et conservatrice. La force gravitationnelle est définie comme la force d'attraction ressentie par deux ou plusieurs objets en contact. La force gravitationnelle est déterminée par la formule obtenue à partir de la loi universelle de l’attraction de Newton, connue sous le nom de formule de la force gravitationnelle. Notre environnement est entouré de gravité. Il détermine combien nous pesons et jusqu’où un ballon de basket rebondira avant de toucher le sol lorsqu’il est lancé. La force que la Terre vous applique est égale à la force gravitationnelle sur Terre. La force gravitationnelle est égale à votre poids lorsque vous êtes au repos sur ou près de la surface de la Terre. De plus, la présence d’un champ gravitationnel est requise dans le transfert de chaleur par convection naturelle.

Table des matières

• Qu’est-ce que la force gravitationnelle ?
• La loi de la gravitation de Newton
• Formule de force gravitationnelle
• Unité de force gravitationnelle
• Propriétés de la force gravitationnelle
• Exemples de force gravitationnelle
• Différence entre la gravité et la force gravitationnelle

Exemple de force gravitationnelle

Qu’est-ce que la force gravitationnelle ?

gravitationnel ou la gravité est une force qui attire deux corps quelconques dans l'univers, qu'ils aient ou non des masses égales. La loi de la gravitation de Newton affirme que tous les objets, y compris soi-même, s’attirent les uns les autres. L'unité de force gravitationnelle est le Newton, noté N.

L’étude de la gravitation a beaucoup bénéficié des contributions de nombreux scientifiques de renom. Au début du XVIIe siècle, l'astronome italien Galileo Galilei a découvert que tous les objets accélèrent uniformément vers le centre de la Terre. Dans son étude révolutionnaire de 1687, le mathématicien anglais Isaac Newton a fait la première découverte des lois gravitationnelles.

La gravitation est considérée comme une force fondamentale car son influence sur n’importe quel objet peut être facilement observée. Ainsi, la force gravitationnelle agit sur tout objet ayant une masse. La force gravitationnelle est donc une force fondamentale. Puisqu’il n’y a pas de contact entre les objets, la force gravitationnelle est sans contact. Puisqu’il est focalisé au centre de l’orbite dans laquelle se déplace l’objet, il est centripète. Il est responsable du maintien de l’orbite du corps. Un remorqueur éloigné du centre est ressenti par le corps en rotation. C’est la force centrifuge qui provoque cette traction. De toutes les forces fondamentales, la force gravitationnelle est la plus faible.

Lisons-en plus sur – Accélération due à la gravité

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La loi de la gravitation de Newton

Formule gravitationnelle de Newton

La loi de la gravitation de Newton ou la loi de Newton sur la gravitation universelle (ou lois universelles de la gravitation) est la loi qui mène à une étude plus approfondie de la gravitation et stipule que tous les objets de l'univers ayant une masse s'attirent toujours avec une force d'attraction. Cette force d’attraction est appelée Force Gravitationnelle (F) qui est,

• Directement proportionnel au produit des masses (m₁et M₂) des deux objets en contact l'un avec l'autre, et
• Inversement proportionnel au carré de la distance (r) entre leurs centres.

L'expression ou la relation de la loi indiquée ci-dessus est donnée par la formule de la force gravitationnelle, discutée ci-dessous :

Formule de force gravitationnelle

La loi de la gravitation donne la force gravitationnelle (F) entre deux corps de masses (m₁et M₂) à une distance r, en dehors de leurs centres, est donnée par :

F∝m ₁ m ₂

F∝1/r ²

Maintenant, en combinant les deux relations ci-dessus comme suit :

F∝m ₁ m ₂ /r ²

F = Gm ₁ m ₂ /r ²

où G est la constante de proportionnalité connue sous le nom Constante gravitationnelle (= 6,67 ×10⁻¹¹N⋅m²/kg²).

Unité de force gravitationnelle

• L'unité SI de la force gravitationnelle est le Newton (N).
• La formule dimensionnelle de la force gravitationnelle est [M¹L¹T^-2].

Propriétés de la force gravitationnelle

Voici quelques caractéristiques importantes de la force gravitationnelle,

• Les forces gravitationnelles sont toujours attractives et sont les plus faibles de toutes les forces fondamentales.
• Il s'agit d'un type de force sans contact, car elle ne nécessite aucun contact physique ou contact pour être ressentie par un système d'objets.
• La force gravitationnelle est une force à longue portée et ne nécessite aucun support.
• La valeur de la force gravitationnelle à la surface de la Terre est constante.

Lire aussi : Forces de contact et sans contact

Exemples de force gravitationnelle

Certains exemples de force gravitationnelle de la vie quotidienne peuvent être discutés comme suit :

Force gravitationnelle de la Terre

Chaque objet est soumis à l’attraction gravitationnelle de la Terre, un phénomène appelé gravité. Nous ne pouvons pas flotter librement dans les airs à cause de la gravité, qui nous maintient au sol. La force que la Terre et nous appliquons à la planète est égale. La Terre, cependant, reste épargnée en raison de sa taille immense. Si un objet suspendu est lâché, il tombera naturellement en direction du centre de la Terre.

Force gravitationnelle entre la Terre et la Lune

En raison de l’attraction gravitationnelle de la Terre et de la Lune, la Lune tourne autour de la Terre. Pour calculer cette force, nous mettons leurs masses et la séparation entre leurs deux centres dans la formule de la force gravitationnelle. Ensuite, la force gravitationnelle entre la Terre et la Lune s’est avérée être de 2 × 10.^vingtN.

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Force gravitationnelle du Soleil

En raison de sa masse massive, le Soleil exerce une force gravitationnelle dont la portée est extrêmement large. Cette force d’attraction fait que toutes les planètes tournent autour du Soleil selon une forme elliptique. La formule de la force gravitationnelle peut être utilisée pour déterminer la force gravitationnelle agissant sur Terre à partir du Soleil et s'est avérée être de 3,5 × 10.²²N.

Force gravitationnelle du soleil

Différence entre la gravité et la force gravitationnelle

Gravitation vs Gravité

Discutons en détail des principales différences entre la gravité et la force gravitationnelle, comme mentionné dans le tableau ci-dessous :

En savoir plus,

• Différence entre la force gravitationnelle et la gravité
• Loi de Kepler sur le mouvement planétaire
• Facteurs affectant l’accélération due à la gravité

Exemples de force gravitationnelle

Exemple 1 : Trouvez la force d'attraction gravitationnelle entre deux éléphants, l'un de masse 1000 kg et l'autre de masse 800 kg, si la distance qui les sépare est de 5 m.

Solution:

Étant donné : m₁= 1 000 kg, m₂= 800 kg, r = 5 m

La formule de la force gravitationnelle est donnée par : F_g=frac{Gm_1m_2}{r^2}

Ici, G = 6,67 ×10⁻¹¹N⋅m²/kg²

En remplaçant les valeurs dans la formule, nous avons :

F_g=frac{6.67 ×10^{−11}N⋅ m^2/kg^2)(1000 kg)(800 kg)}{5^2}

F _g = 2,1 × 10 ^-6 N

Exemple 2 : Trouvez la force d'attraction gravitationnelle entre un homme de masse de 50 kg et un bus de masse de 1500 kg, si la distance entre eux est de 10 m.

Solution:

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Étant donné : m₁= 50 kg, m₂= 1500 kg, r = 10 m

La formule de la force gravitationnelle est donnée par : F_g=frac{Gm_1m_2}{r^2}

Ici, G = 6,67 ×10⁻¹¹N⋅m²/kg²

En remplaçant les valeurs dans la formule, nous avons :

F_g=frac{6.67 ×10^{−11}N⋅ m^2/kg^2)(50 kg)(1500 kg)}{10^2}

F _g = 5,0025 × 10 ^-8 N

Exemple 3 : Supposons que la force gravitationnelle entre deux corps à une certaine distance soit de 4 N. Trouvez la force d'attraction si la distance entre eux est doublée.

Solution:

La loi de la gravitation de Newton stipule que la force gravitationnelle entre deux objets ponctuels est directement proportionnelle au produit de leurs masses et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare.

F_g=frac{Gm_1m_2}{r^2}

L'équation montre que, pour des masses données, si r est remplacé par 2r, la force devient 1/4 de la force d'origine. Par conséquent, la force d’attraction deviendra 4/4 = 1 N.

Exemple 4 : La masse de la Terre est de 6 × 10 ²⁴ kg. La distance entre la Terre et le Soleil est de 1,5 × 10 ^onze m. Si la force gravitationnelle entre les deux est de 3,5 × 10 ²² N, quelle est la masse du Soleil ?

Solution:

Étant donné : m_C'est= 6 × 10²⁴kg, r = 1,5 × 10^onzem et F = 3,5 × 10²²N

La formule de la force gravitationnelle est donnée par : F_g=frac{Gm_1m_2}{r^2} .

⇒ 3,5 × 10²²N =frac{6.67×10^{-11}×6×10^{24}×m_{sun}}{(1.5×10^{11})^2}

⇒ Masse du soleil =frac{3.5×10^{22}×2.25×10^{22}}{40.02×10^{13}}

= 1,967 × 10 ³⁰ kg

FAQ sur la force gravitationnelle

Q1 : Définissez la force gravitationnelle.

La force gravitationnelle est une force qui attire deux objets quelconques dans l’univers, qu’ils aient ou non des masses égales. De plus, la loi universelle de la gravitation de Newton stipule que tout, y compris vous, attire tous les autres objets de l’univers.

Q2 : Qu'est-ce que la force gravitationnelle entre deux objets ?

La force gravitationnelle entre les deux objets de masses m₁et M₂à une distance r les uns des autres peut être calculée en utilisant la formule mentionnée ci-dessous :

F = Gm ₁ m ₂ /r ²

Q3 : Qui a découvert la force gravitationnelle ?

Le mathématicien anglais Isaac Newton a fait la première découverte des lois et forces gravitationnelles.

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Q4 : Quelles sont les deux propriétés de la force gravitationnelle ?

Voici les propriétés importantes des forces gravitationnelles :

• Les forces gravitationnelles sont toujours attractives et sont les plus faibles de toutes les forces fondamentales.
• Il s'agit d'un type de force sans contact, car elle ne nécessite aucun contact physique ou contact pour être ressentie par un système d'objets.

Q5 : Quelle est l’ampleur de la force gravitationnelle ?

L'intensité de la force gravitationnelle entre la Terre et un objet de 1 kg est de 9,8 N.

Q6 : Quelle est la portée de la force gravitationnelle ?

La portée de la force gravitationnelle est infinie.