Was ist das ?
Wissenschaftliche Aktivitäten zu diesem Thema
Avec l'application FizziQ, il est possible de mesurer la valeur de g en analysant la chute libre d'un objet ou en utilisant directement l'accéléromètre.
Étapes :
Méthode directe : ouvrir FizziQ, sélectionner l'accélération absolue et poser le smartphone à plat sur une table. La valeur affichée correspond directement à g.
Méthode par chute libre : filmer la chute d'une balle avec FizziQ et utiliser l'analyse vidéo pour mesurer les positions successives de la balle à chaque image.
À partir des positions mesurées, calculer la vitesse à chaque instant et vérifier que l'accélération est constante. Déterminer la valeur de g par la pente du graphique vitesse-temps.
Comparer la valeur obtenue avec la valeur théorique de 9,81 m/s². Discuter des sources d'écart : résistance de l'air, précision de la mesure vidéo, conditions locales.
Wissenschaftliche Aktivitäten zu diesem Thema
Sept expériences sont décrites en détail dans un article consacré à la gravité que nous avons publié sur notre blog.
Voici un certain nombre des activitrés qui peuvent être réalisées en classe ou à la maison :
Calculer la valeur de la pesanteur g en mesurant la durée de chute libre d'un smartphone : https://www.fizziq.org/team/galilée
Vérifier la loi de gravitation de Newton en mesurant les variations de g avec l'altitude : https://www.fizziq.org/team/plus-léger
Etudier l'effet de la latitude sur l'accélération de la pesanteur g
Réaliser une expérience de pensée avec Einstein
Compraisaon de la période d'un balancier sur terre et sur la lune
Calcul de l'accélération linéaire ou comment neutraliser la gravité
Trajectoire d'une chute par analyse cinématique et calcul de g
Erfahren Sie mehr
L'accélération de la pesanteur varie en fonction de plusieurs facteurs comme latitude ou la latitude :
1. Variation avec la latitude :
L'accélération de la pesanteur est plus faible à l'équateur à cause de la rotation de la Terre et de sa forme ellipsoïdale. La force centrifuge, due à la rotation, est maximale à l'équateur et diminue l'effet de la gravité. De plus, la Terre étant aplatie aux pôles, les points à l'équateur sont plus éloignés du centre terrestre, ce qui réduit également la force gravitationnelle par rapport aux pôles.
Une formule approchée pour la valeur de la gravité en fonction de la latitude est :
g(l) = 9,7803*(1 + 0,0053024*sin²(l) - 0,0000058*sin²(2*l) )
où l est la latitude.
2. Variation avec l'altitude :
À mesure que l'on s'éloigne du centre de la Terre, l'effet gravitationnel diminue. La relation entre l'accélération due à la gravité et l'altitude h au-dessus de la surface de la Terre est déduite directement de la loi de la gravitation :
g(h) = g(0)*R²/(R+h)²
où
- g(0) est la valeur de la gravité au niveau de la mer
- R est le rayon moyen de la Terre, environ 6400 km,
- h est l'altitude en km.
En combinant ces variations, il est possible d'estimer l'accélération de la pesanteur en un lieu donné de la surface terrestre. Cependant, d'autres facteurs, comme la topographie locale ou les anomalies gravitationnelles, peuvent aussi influer sur la valeur de g. Il est donc parfois nécessaire d'utiliser des instruments précis, comme les gravimètres, pour mesurer g en un lieu précis.
Was ist das ?
La valeur de g à la surface de la Terre se déduit de la loi de gravitation universelle :
g = G × M / R²
Signification : g : accélération de la pesanteur (m/s²) G : constante de gravitation universelle (6,674 × 10⁻¹¹ N·m²/kg²) M : masse de la Terre (5,972 × 10²⁴ kg) R : rayon de la Terre au point considéré (environ 6 371 km)
Was ist das ?
- Une balle lâchée du haut d'un immeuble accélère de 9,81 m/s chaque seconde
- Un objet pèse environ 17 % de moins sur la Lune, où g vaut 1,62 m/s²
- Un parachutiste en chute libre accélère à 9,81 m/s² avant que la résistance de l'air ne compense
- La différence de g entre les pôles et l'équateur modifie le poids d'un objet de 0,5 %
- Les balances de précision doivent être recalibrées quand on les déplace entre deux villes éloignées
Was ist das ?
Q : Pourquoi g varie-t-il selon le lieu ?
R : La Terre n'est pas une sphère parfaite : elle est aplatie aux pôles. Le rayon y est plus petit, donc g plus grand. De plus, la rotation terrestre crée une accélération centrifuge qui réduit g à l'équateur.
Q : Quelle est la différence entre masse et poids ?
R : La masse est une propriété intrinsèque de la matière, invariable. Le poids est la force exercée par la gravité sur cette masse. On a P = m × g. Le poids varie avec g, la masse non.
Q : G et g, est-ce la même chose ?
R : Non. G (majuscule) est la constante de gravitation universelle, identique partout dans l'univers. g (minuscule) est l'accélération de la pesanteur locale, qui dépend du lieu.
Q : Peut-on mesurer g précisément avec un smartphone ?
R : Oui, avec une précision de l'ordre de 1 à 2 %. L'accéléromètre donne directement une valeur de g, et l'analyse de chute libre avec la vidéo peut atteindre une précision similaire.
Q : Pourquoi dit-on que les astronautes sont en apesanteur ?
R : Dans l'ISS, les astronautes sont en chute libre permanente autour de la Terre. La valeur de g y est encore de 8,7 m/s², mais comme tout tombe ensemble, ils ne ressentent aucun poids apparent.