Pesanteur
La pesanteur est la résultante de forces qui s'exercent sur les diverses parties d'un corps, comprenant les forces de gravité dues à l'attraction des masses environnantes, et les forces centrifuges dues au mouvement de ce corps.
Au voisinage d'un astre de masse importante, comme la Terre, la composante principale de la pesanteur est due aux forces de gravité.
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Pesanteur terrestre
La pesanteur terrestre est une force F qui, pour un objet de dimensions suffisamment faibles et en un lieu donné, est approximativement proportionnelle à la masse m de cet objet. Cette force est appelée poids de l'objet, et le coefficient de proportionnalité est l'accélération de la pesanteur en ce lieu, noté g :
- F = m.g
L'accélération de la pesanteur varie en fonction du lieu, et dépend notamment de la latitude, de l'altitude, du relief et des irrégularités de répartition des masses (écarts de densité) à la surface de la Terre. Par convention, l'accélération standard de la pesanteur est égale à :
= 9,80665 m/s2.
Parmi les diverses formules permettant de calculer l'accélération de la pesanteur terrestre, la formule suivante comporte quatre composantes :
- la force gravitationnelle dûe à la Terre sphérique :
;
- la correction2 de force axifuge :
avec T = 86 164 s et H projection de M sur l'axe de pivotement terrestre Sud-Nord ;
- la correction3 de force différentielle dûe aux astres (dite aussi force de marée), variable dans le temps, mais de moyenne temporelle nulle ; elle est fréquemment négligée par convention.
La correction1, dite de non-sphéricité, est essentiellement dûe au bourrelet équatorial ; elle est du même ordre de grandeur que la correction2.
En négligeant les 3 corrections précédentes, le champ de pesanteur est assimilé à un champ central, newtonien avec
(= 9,8 N/kg environ).
Notation :
-
est la constante de gravitation ;
= 6,672×10-11 N.m2/kg2 ;
- MT masse de la Terre, environ 5,9736×1024 kg ;
- 2πR circonférence terrestre, environ 40 000 km.
Pesanteur lunaire
Sur la Lune, la pesanteur est environ six fois moindre que sur Terre ; d'où les bonds extraordinaires des astronautes d'Apollo 11 (21 juillet 1969).
Composition des forces
Dans un référentiel accéléré comme un ascenseur, nous ressentons une pesanteur « apparente » (plus grande si l'ascenseur accélère, moindre s'il décélère ; orientation : verticale ascendante).
