La constante gravitationnelle est la constante de proportionnalité utilisée dans la loi de Newton sur la gravitation universelle, et est communément désignée par G. Dans la plupart des textes, nous la voyons exprimée comme:
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 (supposons qu'il soit du massif)
m2 = masse du deuxième objet (supposons qu'il s'agit du plus petit)
r = la séparation entre les deux masses
Comme pour toutes les constantes en physique, la constante gravitationnelle est une valeur empirique. C'est-à-dire qu'il est prouvé 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 en 1687, la Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, ce n'est qu'en 1798 que la constante a été observée dans une expérience réelle. Ne sois pas surpris. C'est surtout comme ça en physique. Les prédictions mathématiques précèdent normalement les preuves expérimentales.
Quoi qu'il en soit, la première personne qui l'a mesurée avec succès a été le physicien anglais Henry Cavendish, qui a mesuré la très petite force entre deux masses de plomb en utilisant un équilibre de torsion très sensible. Il convient de noter qu'après Cavendish, bien qu'il y ait eu des mesures plus précises, les améliorations sur les valeurs (c'est-à-dire la possibilité d'obtenir des valeurs plus proches du G de Newton) n'ont pas été vraiment substantielles.
En examinant la valeur de G, nous voyons que lorsque nous la multiplions par les autres quantités, elle se traduit par une force assez faible. Augmentons cette valeur pour vous donner une meilleure idée de sa petite taille: 0,0000000000006673 N m2 kg-2
Bon, voyons maintenant quelle force deux objets de 1 kg exerceraient l'un sur l'autre lorsque leurs centres géométriques sont espacés d'un mètre. Alors, combien obtenons-nous?
F = 0,0000000000006673 N. Peu importe vraiment si nous augmentons considérablement les deux masses.
Par exemple, essayons la masse d'éléphant enregistrée la plus lourde, 12 000 kg. En supposant que nous en avons deux, espacés de 1 mètre de leurs centres. Je sais qu'il est difficile d'imaginer cela car les éléphants sont plutôt gros, mais procédons simplement de cette façon parce que je veux mettre l'accent sur la signification de G.
Alors, combien avons-nous obtenu? Même si nous arrondissions cela, nous n'obtiendrions toujours que 0,01 N. À titre de comparaison, la force exercée par la terre sur une pomme est d'environ 1 N. 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 ne soyez un homme et que cette personne soit Megan Fox (encore, il serait prudent de supposer que l'attraction ne serait que dans un sens).
Par conséquent, la force de gravité n'est perceptible que si l'on considère qu'au moins une masse est très massive, par ex. une planète.
Permettez-moi de terminer cette discussion par un autre exercice mathématique. 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. Voila! Merveille des merveilles, vous venez d’obtenir la masse de la Terre.
Vous pouvez en savoir plus sur la constante gravitationnelle ici dans Space Magazine. Vous voulez en savoir plus sur une nouvelle étude qui constate que la force fondamentale n'a pas changé au fil du temps? Vous trouverez également quelques informations dans les commentaires de cet article: Des structures record de «Dark Matter Web» observées s'étalant sur 270 millions d'années-lumière
Il y a plus à ce sujet à la NASA. Voici quelques sources:
- La gravité
- L'équation du poids
Voici deux épisodes d'Astronomy Cast que vous voudrez peut-être également consulter:
- Ondes gravitationnelles
- Lentille gravitationnelle
Sources:
- Wikipédia - Constante gravitationnelle
- NASA - L'équation du poids
- Salle de classe de physique - Loi universelle de Newton sur la gravitation
