Gravité et pesanteur


Qu'est ce que la pesanteur?
C’est la gravitation qui fait que tous les corps de l’univers s’attirent mutuellement. C’est une force attractive, à longue portée et de faible amplitude. La loi de la gravitation a été énoncée pour la première fois par Sir Isaac Newton, physicien et astronome anglais en 1684.
Le phénomène gravitationnel est créé par l’interaction entre deux corps. La force de gravité qui agit sur l’humain lorsqu’il est sur la Terre est la résultante de l’interaction entre la Terre et le corps humain. Comme la Terre est plus imposante, la force gravitationnelle attire le corps humain vers le centre de la Terre. C’est la pesanteur.
La masse (m) est l’ensemble de la matière constituant un objet, alors que le poids (p) est le résultat de la force de la gravité (g) sur la masse. La formule mathématique est la suivante : p = m x g. Sur Terre, la gravité est égale à 1. Ce chiffre, a été choisi arbitrairement car la Terre a servi de repère pour tout le reste de l’univers, ce qui permet sur la Terre d’avoir le même chiffre pour la quantité de matière et le poids. Il n’en est pas de même sur les autres planètes qui ont des forces gravitationnelles différentes. Ainsi, sur la Lune où la gravité est 6 fois moins importante que sur la Terre, un astronaute pèse 6 fois moins.

Effet de la rotation de la Terre
La force de gravité s'exerçant sur un objet n'est pas identique sur toute la surface de la Terre. C'est principalement la rotation de la Terre qui explique ce phénomène. La force de gravité mesurée (m.g) est une combinaison de la force gravitationnelle due à l'attraction de la Terre et de la force centrifuge due à sa rotation (en bleu, mΩ2.R). Ce qu'on appelle couramment la "force de gravité" est donc en fait une combinaison de forces définie comme étant la somme vectorielle des forces de gravitation et centrifuge appliquées à un objet. À l'équateur, la force centrifuge est importante, ce qui diminue relativement la force gravitationnelle mesurée. En revanche, la force centrifuge aux pôles est nulle, ce qui augmente relativement la force gravitationnelle.

Accélération de la pesanteur
La gravité, ou pesanteur, est mesurée par l'accélération d'un objet en chute libre, à la surface de la Terre. Toutefois, la force centrifuge étant nettement plus faible que la force gravitationnelle, la force de pesanteur est en général supposée verticale (en vert). g est appelée accélération de la pesanteur et dépend de l'altitude et de la latitude à laquelle on se trouve. Elle est en général considérée comme constante et la valeur retenue, au niveau moyen de la mer, est 9.81 m.s-2.
La gravité et la perception de l'accélération
Le référentiel gravitaire joue un rôle primordial dans la perception et le contrôle de l'orientation qui se font par rapport à la perception de la verticale.
Le champ de pesanteur subi est caractérisé, entre autres, par son intensité. On l’exprime habituellement en prenant comme référence l’intensité du champ de pesanteur terrestre. Ainsi un champ de pesanteur de 3G a une intensité égale à 3 fois celle du champ de pesanteur terrestre.
Lors d’accélération, on peut décomposer le vecteur en trois composantes : longitudinale, transversale et latérale. Tout déplacement peut être défini par rapport à ces trois axes.
Les orbites et la microgravité
La gravitation est à l’origine du mouvement des planètes autour du Soleil, des satellites autour des planètes, et de tout corps se déplaçant dans l’espace. L’orbite d’un corps céleste est sa trajectoire dans l’espace autour d’un autre corps céleste sous l’effet de la gravitation.
En orbite autour de la Terre, le satellite, le vaisseau spatial et le corps de l’astronaute restent soumis à la force de la gravité, mais cette force est faible du fait de la distance. De plus, la vitesse donnée au vaisseau spatial pour envoyer l’astronaute permet de contrecarrer la force gravitationnelle qui continue d’agir sur le vaisseau spatial. C’est la loi de l’inertie. Ainsi la gravité disparaît et le corps de l'astronaute se trouve en état d’apesanteur.

Apesanteur signifie absence de la sensation de poids. Pour éviter une confusion de langage entre l’ apesanteur et la pesanteur, ont utilise maintenant le mot "impesanteur". Le terme microgravité est également utilisé, car les effets de la force gravitationnelle terrestre ne sont toutefois pas totalement effacés dans l’espace.

Pourquoi flotte-t-on dans l’espace ?
L’astronaute est en chute libre quand il se retrouve en orbite autour de la Terre. Il flotte dans le vaisseau spatial, car il tombe en même temps que celui-ci. Le phénomène de flottaison causée par la chute libre est envisageable aussi sur la Terre. C'est l’exemple d’une personne dans un ascenseur qui subitement alors qu'il était au 100e étage se détache et tombe. Tout objet est attiré vers le centre de la terre. Sans obstacle, il tombe en chute libre. La personne dans l’ascenseur tombe à la même vitesse que la machine et flotte alors dans l’ascenseur.

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