04 // Compendium Interactif de Formules // LOIS DE LA MÉCANIQUE, DE L'ÉLECTROMAGNÉTISME ET DE LA RELATIVITÉF = G · (m₁ · m₂) / r²

Loi universelle de la gravitation de Newton, vitesse orbitale et de libération

Loi en carré inverse régissant l'attraction gravitationnelle, la pesanteur de surface g, les orbites circulaires et la troisième loi de Kepler.

Fiche formule
Formule principale
F = G · (m₁ · m₂) / r²
Formes équivalentes
g(r) = G · M / r² (Gravitational Field Strength)
v_orbit = √(G · M / r), v_escape = √(2 G · M / r) = √2 · v_orbit
T² = (4π² / GM) · r³ (Kepler's Third Law of Orbital Periods)
Variables et unités
Variables et unités — Newton's Law of Universal Gravitation, Orbital & Escape Velocity Sheet
SymbolNameUnit
FGravitational Attraction Force (F)N
m1Primary Mass m₁ (kg)kg
m2Secondary Mass m₂ (kg)kg
rCenter-to-Center Distance r (m)m
Valeurs et paramètres
[kg]
[kg]
[m]
Résultat calculé (Gravitational Attraction Force (F))
F =8,694.005N

Explications et origine de la formule

  • By spherical symmetry (Newton's Shell Theorem), a spherically symmetric body of mass M attracts external particles as if all its mass were concentrated at its center.
  • Setting gravitational force G M m / r² equal to centripetal force m v² / r cancels m and yields circular orbital speed v_orbit = √(GM/r).
  • Setting total mechanical energy ½mv² − GMm/r = 0 yields escape velocity v_escape = √(2GM/r).

Exemples détaillés

#1: Calculate the gravitational pull on a 1,000 kg satellite in Low Earth Orbit at altitude 400 km (r = 6.771 × 10⁶ m).
M_Earth = 5.972 × 10²⁴ kgm₂ = 1,000 kgr = 6.771 × 10⁶ m
F = (6.6743×10⁻¹¹ × 5.972×10²⁴ × 1000) / (6.771×10⁶)²
→ F = 8,693 N (local gravity g = 8.69 m/s², 88.6% of surface gravity!)
#2: Find the circular orbital velocity and escape velocity at that same 400 km orbit.
GM_Earth = 3.986 × 10¹⁴ m³/s²r = 6.771 × 10⁶ m
v_orbit = √(3.986×10¹⁴ / 6.771×10⁶) = 7,672 m/s; v_escape = √2 × 7,672
→ v_orbit = 7.67 km/s, v_escape = 10.85 km/s
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Questions Fréquemment Posées

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