Concepts Fondamentaux en Physique des Champs et Gravitation

Concepts Fondamentaux des Champs

Définition d'un champ de force

Il y a un champ de force dans un espace si, en y plaçant un corps test, celui-ci est soumis à une force.

Types de champs de force

• Champ uniforme

  Les vecteurs de force ont le même module et la même direction en tous points de l'espace.

• Champ central

  Les directions de tous les vecteurs force convergent vers un point.

• Champ conservateur

  Ceux dans lesquels le travail accompli par la force du champ est indépendant du chemin suivi, ne dépendant que des points initial et final.

  • Le travail de la force du champ le long d'un chemin fermé est nul.
  • Dans un champ conservateur, le travail effectué contre la force du champ n'est pas perdu ; il est stocké sous forme d'énergie potentielle.

Travail et Énergie

Le travail

Le travail est un mécanisme de transfert d'énergie entre des systèmes où s'exerce l'action d'une force.

Théorème de l'énergie cinétique (ou des forces vives)

Le travail effectué par une force, quelle que soit sa nature, est égal à la variation d'énergie cinétique.

Principe de conservation de l'énergie mécanique

Quand un corps est soumis à une force conservative, l'énergie mécanique est conservée, c'est-à-dire que l'énergie cinétique (Ec) peut se transformer en énergie potentielle (Ep) et vice versa.

Champ Gravitationnel

Intensité du champ gravitationnel

La force exercée sur une unité de masse placée en ce point.

Principe de superposition

Le champ gravitationnel créé par une distribution de masses ponctuelles est égal à la somme vectorielle des champs créés par chacune d'elles.

Énergie potentielle gravitationnelle

L'énergie potentielle gravitationnelle (Ep) en un point A est définie comme le travail que doit fournir la force du champ gravitationnel pour déplacer un corps de ce point à l'infini.

Potentiel gravitationnel en un point

Il est défini comme le travail que doit fournir la force du champ gravitationnel pour déplacer une unité de masse de ce point à l'infini. C'est aussi l'énergie potentielle acquise par une unité de masse placée en ce point.

Surfaces équipotentielles

Ce sont les surfaces sur lesquelles le potentiel gravitationnel a la même valeur en tous points.

Flux gravitationnel

Le nombre de lignes de champ gravitationnel qui traversent une surface.

Concepts Liés au Champ Gravitationnel Terrestre

Intensité du champ gravitationnel terrestre

La force avec laquelle la Terre attire une unité de masse placée en ce point.

Le poids

La force avec laquelle la Terre attire un corps situé en un point du champ gravitationnel terrestre.

Énergie potentielle gravitationnelle terrestre

C'est l'énergie acquise par un corps de masse m lorsqu'il est placé en un point du champ gravitationnel terrestre.

Potentiel gravitationnel terrestre

C'est l'énergie potentielle acquise par une unité de masse placée en un point du champ gravitationnel terrestre.

Vitesse orbitale

Vitesse nécessaire pour qu'un satellite se maintienne en orbite.

Vitesse de libération

Vitesse minimale à communiquer à un corps pour qu'il puisse échapper à l'attraction gravitationnelle de la Terre.

Satellite géostationnaire

Satellite qui tourne avec la même période de révolution que la Terre (24 heures). Il reste toujours à la verticale du même point au sol.

Lois de Kepler

Première loi de Kepler

Toutes les planètes se meuvent sur des orbites elliptiques dont le Soleil occupe l'un des foyers.

Deuxième loi de Kepler

Le rayon vecteur reliant le Soleil à une planète balaie des aires égales pendant des durées égales. Autrement dit, la vitesse aréolaire est constante. Les planètes se déplacent plus rapidement lorsqu'elles sont plus proches du Soleil.

Troisième loi de Kepler

Le carré de la période de révolution d'une planète est directement proportionnel au cube du demi-grand axe de son orbite (ou de sa distance moyenne au Soleil).