7.13: Travail effectué par la gravité

La gravitation est l'une des quatre forces fondamentales de la nature. La force entre les objets sur Terre et la Terre elle-même est appelée gravité.

Comme d'autres forces, la gravité effectue un travail sur un objet s'il est déplacé vers le centre de la Terre. Dans ce cas, le travail effectué par la gravité est dit être positif. Si une force externe agit sur l'objet contre la force de gravité et parvient à le soulever loin du centre de la Terre, un travail est effectué contre la gravité. Dans ce cas, le travail net effectué est dit être négatif. Si un objet se déplace le long de la Terre sans se rapprocher ou s'éloigner du centre de la Terre, alors aucun travail n'est effectué par ou contre la gravité.

Bien sûr, aucun objet sur Terre n'est une particule. Le cadre du centre de masse développé dans l'étude des objets composites contourne ce problème. Une seule particule de masse égale à la masse totale de l'objet peut être considérée présente au centre de masse de l'objet avant de prendre en compte l'effet des forces externes, y compris la gravité.

Lorsqu’un objet est projeté vers le haut, la force gravitationnelle agit contre son déplacement.

Ainsi, le travail effectué par la force gravitationnelle est le produit scalaire de la force gravitationnelle et des vecteurs de déplacement.

Comme ces vecteurs pointent dans des directions opposées, le travail effectué est négatif.

La force gravitationnelle agit sur l'objet en transformant l'énergie cinétique de l'objet en énergie potentielle.

Après avoir atteint la hauteur maximale, l’objet retombe. La force gravitationnelle agit dans la direction du déplacement, et le travail effectué est positif.

Supposons qu’un objet soit soulevé, la force appliquée et la force gravitationnelle agissent sur l’objet.

Le travail net effectué sur l’objet est donné par le théorème travail-énergie.

Si l’objet est stationnaire avant et après une levée, la variation nette de l’énergie cinétique est nulle.

Ainsi, le travail effectué par la force appliquée est négatif du travail effectué par la force gravitationnelle.