La constante gravitationnelle est la constante de proportionnalité utilisée dans la loi de la gravitation universelle de Newton, et est communément désignée par G. Elle est différente de g, qui désigne l’accélération due à la gravité. Dans la plupart des textes, on la voit exprimée comme suit :
G = 6.673×10-11 N m2 kg-2
Il est généralement utilisé dans l’équation :
F = (G x m1 x m2) / r2 , où
F = force de gravité
G = constante gravitationnelle
m1 = masse du premier objet (laissons supposer qu’il s’agit du massif)
m2 = masse du second objet. (laissons supposer qu’il s’agit du plus petit)
r = la séparation entre les deux masses
Comme toutes les constantes en physique, la constante gravitationnelle est une valeur empirique. C’est-à-dire qu’elle est prouvée par une série d’expériences et d’observations ultérieures.
Bien que la constante gravitationnelle ait été introduite pour la première fois par Isaac Newton dans le cadre de sa publication populaire de 1687, les Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, ce n’est qu’en 1798 que la constante a été observée dans une expérience réelle. Ne soyez pas surpris. C’est souvent comme ça en physique. Les prédictions mathématiques précèdent normalement les preuves expérimentales.
Toutefois, la première personne qui l’a mesurée avec succès est le physicien anglais, Henry Cavendish, qui a mesuré la force infime entre deux masses de plomb en utilisant une balance à torsion très sensible. Il faut noter qu’après Cavendish, bien qu’il y ait eu des mesures plus précises, les améliorations sur les valeurs (c’est-à-dire être capable d’obtenir des valeurs plus proches du G de Newton) n’ont pas été vraiment substantielles.
En regardant la valeur de G, nous voyons que lorsque nous la multiplions avec les autres quantités, il en résulte une force plutôt petite. Développons cette valeur pour vous donner une meilleure idée de la façon dont elle est vraiment petite : 0,00000000006673 N m2 kg-2
D’accord, voyons maintenant quelle force exerceraient deux objets de 1 kg l’un sur l’autre lorsque leurs centres géométriques sont espacés d’un mètre. Alors, combien obtenons-nous ?
F = 0,00000000006673 N. Cela n’a vraiment pas beaucoup d’importance si nous augmentons considérablement les deux masses.
Par exemple, essayons la plus lourde masse enregistrée d’un éléphant, 12 000 kg. Supposons que nous en ayons deux, espacés d’un mètre de leur centre. Je sais que c’est difficile à imaginer puisque les éléphants sont plutôt corpulents, mais procédons ainsi car je veux mettre l’accent sur l’importance de G.
Alors, combien avons-nous obtenu ? Même en arrondissant, nous n’obtiendrions que 0,01 N. À titre de comparaison, la force exercée par la terre sur une pomme est d’environ 1 N. Il n’est donc pas étonnant que nous ne ressentions aucune force d’attraction lorsque nous sommes assis à côté de quelqu’un… à moins bien sûr que vous soyez un homme et que cette personne soit Megan Fox (on peut tout de même supposer que l’attraction ne serait que dans un sens).
Par conséquent, la force de gravité n’est perceptible que lorsque nous considérons qu’au moins une masse est très massive, par exemple celle d’une planète.
Permettez-moi de terminer cette discussion par un exercice mathématique supplémentaire. En supposant que vous connaissez à la fois votre masse et votre poids, et que vous connaissez le rayon de la terre. Branchez-les dans l’équation ci-dessus et résolvez pour l’autre masse. Voilà ! Merveille des merveilles, vous venez d’obtenir la masse de la Terre.
Vous pouvez en savoir plus sur la constante gravitationnelle ici dans Universe Today. Vous voulez en savoir plus sur une nouvelle étude qui constate que la force fondamentale n’a pas changé au fil du temps ? Il y a aussi des idées que vous pouvez trouver parmi les commentaires de cet article : Des structures record de « toile de matière noire » observées sur une distance de 270 millions d’années-lumière
Il y a plus à ce sujet à la NASA. Voici quelques sources à cet endroit :
- Gravité
- L’équation du poids
Voici deux épisodes d’Astronomy Cast que vous pourriez également consulter :
- Ondes gravitationnelles
- Détection gravitationnelle
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