La pesanteur terrestre - Maxicours

La pesanteur terrestre

Objectif :
Sur la Terre, nous avons l’impression que tous les corps sont attirés irrémédiablement vers son centre. Lorsqu’on observe des astronautes sur la Lune, ils rebondissent. On dirait que l’attraction de la Lune est inférieure à l’attraction de la Terre sur tout objet.
Nous allons tenter d’élucider cette différence.
1. La pesanteur
a. Définition
La pesanteur, appelée encore l’intensité de la pesanteur, a été mise en évidence par la loi de gravitation universelle décrite par Newton. Elle est notée g et vaut en moyenne à la surface terrestre g = 9,8 N.kg-1 (ou m.s-2).
Sur Terre, tout corps possédant une masse m est soumis à cette intensité de la pesanteur g. On dit qu’il est soumis à son poids .
b. Caractéristiques du poids
Le poids est une force qui s’exerce sur tout corps possédant une masse et comme toute force, il possède les caractéristiques suivantes :
- une direction : celle de la verticale du lieu.
- un sens : orienté de haut en bas.
- une valeur : 

P est une force exprimée en Newton (N) ;
m est la masse du corps exprimée en kilogramme (kg) ;
g = accélération de la pesanteur = 9,8 N.kg-1.

2. Poids et force d'attraction gravitationnelle
Le poids P d’un corps A de masse m est assimilé à la force d’attraction gravitationnelle FTerre/A qu’exerce la Terre (de masse MT) sur ce corps situé à sa surface (ou à une certaine altitude) :
 

 
Les masses sont exprimées en kilogramme (kg) ;
r est la distance entre le centre de la Terre et le corps A exprimée en mètre (m) ;
G = constante de gravitation universelle = 6,67.10-11 N.kg-2.m2.

Remarque : Plus le corps s’éloigne du centre de la Terre, c'est-à-dire plus r augmente, plus la force d’interaction gravitationnelle diminue donc plus le poids diminue. Le poids d’un corps varie en fonction du lieu où il se trouve mais attention : sa masse reste constante. Par extrapolation, l’intensité de la pesanteur g est fonction :

- de l’altitude : plus elle augmente, plus g diminue.

- de la latitude : g est plus faible à l’équateur qu’aux pôles car la Terre n’est pas ronde : aux pôles, elle est aplatie et donc r est plus faible.

Variation de g en fonction de la latitude g en N.m-1
Équateur 9,78
Paris 9,81
Pôles 9,83

3. Poids d'un même corps sur la Terre et sur la Lune
On considère qu’à la surface de chaque astre, règne une intensité de pesanteur différente. Ceci est du au fait que tous les astres sont différents, ils n’ont pas la même masse ni le même rayon.
Si on compare l’intensité de la pesanteur à la surface de la Terre et celle à la surface de la Lune, on s’aperçoit qu’elle est 6 fois plus importante. En effet, gT = 9,8 N.kg-1 et gL = 1,6 N.kg-1.



En conséquence, le poids d’un corps sera 6 fois moins important sur la Lune que sur la Terre.

Exemple : Soit une personne de masse m = 50 kg, à la surface de la Terre, son poids PTerre = m.gT = 50 x 9,8 = 490 N
PLune = m.gL = 50 x 1,6 = 80 N d’où 
L'essentiel
Tout solide possédant une masse m est soumis à son poids . Ce poids dépend de l’intensité de la pesanteur g qui règne au point considéré : .
Le poids est une force exprimée en Newton. Elle est assimilable à la force d’attraction gravitationnelle FTerre/A  qu’exerce la Terre (de masse MT) sur ce corps situé à sa surface (ou à une certaine altitude) :

A la surface de chaque astre, règne une intensité de pesanteur g différente. Sur Terre, elle est de 9,8 N.kg-1 et sur la Lune, elle est de 1,6 N.kg-1 . Elle est donc 6 fois moins importante que sur Terre.

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