Les forces gravitationnelles sont l'un des quatre principaux types de forces qui se manifestent dans toute leur diversité entre les différents corps à la fois sur Terre et au-delà. En plus d'eux, on distingue également électromagnétique, faible et nucléaire (fort). C'est probablement leur existence que l'humanité a réalisée en premier lieu. La force d'attraction de la Terre est connue depuis l'Antiquité. Cependant, des siècles entiers se sont écoulés avant qu'une personne ne devine que ce type d'interaction se produit non seulement entre la Terre et n'importe quel corps, mais également entre différents objets. Le premier à comprendre le fonctionnement des forces gravitationnelles fut le physicien anglais I. Newton. C'est lui qui a déduit la loi désormais bien connue de la gravitation universelle.
Formule de la force gravitationnelle
Newton a décidé d'analyser les lois selon lesquelles les planètes se déplacent dans le système. En conséquence, il est arrivé à la conclusion que la rotation du ciel célestecorps autour du Soleil n'est possible que si des forces gravitationnelles agissent entre lui et les planètes elles-mêmes. Réalisant que les corps célestes ne diffèrent des autres objets que par leur taille et leur masse, le scientifique en déduit la formule suivante:
F=f x (m1 x m2) / r2, où:
- m1, m2 sont les masses de deux corps;
- r – distance entre eux en ligne droite;
- f est la constante gravitationnelle dont la valeur est 6,668 x 10-8 cm3/g x sec 2.
Ainsi, on peut affirmer que deux objets sont attirés l'un vers l'autre. Le travail de la force gravitationnelle dans sa grandeur est directement proportionnel aux masses de ces corps et inversement proportionnel à la distance entre eux, au carré.
Caractéristiques de l'application de la formule
À première vue, il semble que l'utilisation de la description mathématique de la loi d'attraction soit assez simple. Cependant, à bien y réfléchir, cette formule n'a de sens que pour deux masses dont les dimensions sont négligeables devant la distance qui les sépare. Et à tel point qu'ils peuvent être pris pour deux points. Mais qu'en est-il lorsque la distance est comparable à la taille des corps et qu'ils ont eux-mêmes une forme irrégulière ? Divisez-les en parties, déterminez les forces gravitationnelles entre elles et calculez la résultante ? Si oui, combien de points faut-il prendre pour le calcul ? Comme vous pouvez le voir, ce n'est pas si simple.
Et si l'on tient compte (du point de vue des mathématiques) que le pointn'a pas de dimensions, alors cette situation semble complètement désespérée. Heureusement, les scientifiques ont trouvé un moyen de faire des calculs dans ce cas. Ils utilisent l'appareil de calcul intégral et différentiel. L'essence de la méthode est que l'objet est divisé en un nombre infini de petits cubes, dont les masses sont concentrées en leurs centres. Ensuite, une formule est établie pour trouver la force résultante et une transition limite est appliquée, au moyen de laquelle le volume de chaque élément constitutif est réduit à un point (zéro) et le nombre de ces éléments tend vers l'infini. Grâce à cette technique, des conclusions importantes ont été obtenues.
- Si le corps est une boule (sphère) dont la densité est uniforme, alors il attire tout autre objet vers lui comme si toute sa masse était concentrée en son centre. Par conséquent, avec quelques erreurs, cette conclusion peut également être appliquée aux planètes.
- Lorsque la densité d'un objet est caractérisée par une symétrie sphérique centrale, il interagit avec d'autres objets comme si toute sa masse était au point de symétrie. Ainsi, si l'on prend une boule creuse (par exemple un ballon de foot) ou plusieurs boules imbriquées les unes dans les autres (comme les poupées matriochka), alors elles vont attirer d'autres corps de la même façon que le ferait un point matériel, ayant leur masse totale et situé au centre.
