Définition

Auteur: Laurence Tresse

Masse et interaction de gravitation

definitionCaractéristique de la matière : sa masse

Les masses sont liées entre elles via l’interaction de gravitation. L'unité de base de la masse est le kilogramme (kg).

Ses effets sont le plus familier à l’homme via la pesanteur, c’est-à-dire le poids des corps matériels. Elle provoque les marées, elle confine l’atmosphère autour de la Terre, elle maintient les planètes et les astéroïdes autour du Soleil, elle concentre le gaz, les étoiles, et la poussière des galaxies, elle forme les structures à grandes échelles de l’univers (groupes, amas, superamas)…

attentionLoi de conservation

La masse* est une quantité conservée dans tout phénomène de transformation de la matière.

* En fait, de part l'équivalence masse-énergie (la célèbre formule E=m*c^2), il est approprié de dire que c'est la masse-énergie qui est conservée.


Force de gravitation

definitionExpression de la force de gravité

Tout corps de matière ayant une masse M, crée un champ de gravité autour de lui dans une sphère de rayon R, accent(g;->)=-(G*M/R^2)*accent(u;->). G est la constante de gravitation dont la mesure vaut unité(((6,67384plusoumoins0,00080))*10^(-11);m^3*kg^(-1)*s^(-2)), et accent(u;->) le vecteur unitaire partant de la masse M. Dans ce champ, tout autre corps de matière va subir cette attraction gravitationnelle. La force d’interaction subie par une masse msituée à une distance d de la masse M vaut : accent(F_M;->)=-m*(G*M/d^2)*accent(u;->).

force_masses.jpg
La force de gravitation subie par chacune des masses est symétrique, et leurs valeurs sont égales, F_M=F_m=G*m*M/d^2. Elle agit à toutes les distances. Si d diminue d'un facteur 10, la force augmente d'un facteur 100.
Crédit : ASM/Laurence Tresse

Gravité et accélération

remarqueUn champ de gravitation est localement équivalent à un repère soumis à une accélération uniforme

Autrement dit, la masse m subit l’accélération a=G*M/d^2. Ceci a pour conséquence l’égalité de la masse grave (ou pesante, soit de la masse m_g qui subit la gravité g), et de la masse inerte (soit de la masse m_i ayant un mouvement uniformément accéléré a), m_g*g=m_i*a. Dans les faits expérimentaux, elle sont vérifiées égales à~10^(-13) près (prévu pour un lancement en 2015, le satellite français Microscope devrait permettre une précision 100 fois meilleure, soit à 10^(-15) près).