Champ gravitationnel et champ de pesanteur : définitions

Champ gravitationnel

Le champ gravitationnel est un concept important en physique qui décrit l’influence de la masse et de l’énergie sur l’espace-temps. Cela signifie que tous les objets qui ont de la masse créent une déformation de l’espace-temps autour d’eux, qui est perçue comme une force de gravitation. Plus l’objet a de masse, plus le champ gravitationnel autour de lui sera fort. Le concept de champ gravitationnel a été formalisé par Albert Einstein dans sa théorie de la relativité générale. Selon cette théorie, la gravitation n’est pas une force qui agit entre les masses, mais plutôt une conséquence de la façon dont l’espace-temps est courbé par la présence de la masse et de l’énergie.

Dans le cadre de la théorie de la relativité générale, le champ gravitationnel peut être décrit mathématiquement par le tenseur de métrique de l’espace-temps. Ce tenseur est une matrice qui décrit comment l’espace-temps est courbé en un point donné. La formule mathématique qui décrit le champ gravitationnel est donnée par la équation d’Einstein :

Rμv – (1/2)Rgμv = 8πTμv

où Rμv est le tenseur de Ricci, R est la courbure scalaire de l’espace-temps, gμv est le tenseur de métrique de l’espace-temps, Tμv est le tenseur d’énergie-impulsion et 8π est une constante.

Champ de pesanteur

Le champ de pesanteur, quant à lui, est la force de gravitation qui s’exerce sur un objet. Cette force est proportionnelle à la masse de l’objet et inversement proportionnelle au carré de la distance qui sépare l’objet du centre de gravité de la masse qui exerce la force.

La formule mathématique qui décrit le champ de pesanteur est la loi de Newton de la gravitation universelle :

F = G(m1*m2)/r^2

où F est la force de gravitation exercée entre les deux masses m1 et m2, G est la constante de gravitation universelle, r est la distance qui sépare les deux masses et ^2 indique que la distance est au carré.

Il est important de noter que la loi de Newton de la gravitation universelle n’est qu’une approximation de la réalité et ne s’applique que dans des conditions de champ gravitationnel faible. Dans des conditions de champ gravitationnel fort, comme près d’une étoile massive ou d’un trou noir, les effets relativistes doivent être pris en compte et la théorie de la relativité générale doit être utilisée.

Marcel