loi de gravitation image Sciences & Environnement

Et ainsi naquît la gravité

S’il y a une chose dont il faut se souvenir à propos de Newton, c’est en fait tout ce qu’il nous a appris sur la gravité. Newton est le premier à avoir donné une loi, universelle, permettant de décrire le mouvement des objets célestes. Cette loi est la Loi universelle de la gravitation. Elle est étroitement liée aux autres lois du mouvement de Newton mais elle va beaucoup plus loin.

 

La Loi universelle de la gravitation

Cette loi nous dit qu’il existe une attraction mutuelle entre tout ce qui a une masse, c’est-à-dire tout ce qui est fait de matière normale.

L’intensité de cette attraction dépend de plusieurs choses : de la masse des deux objets s’attirant, de la distance entre les deux et d’une constante appelée constante gravitationnelle.

Mis en équation cela donne :formule de la loi de gravitation universelle de Newton Sciences & Environnement

Cette équation est en fait plutôt simple et elle soulève deux idées majeures. La première est que, pour avoir un résultat le plus précis et fiable possible, il faut connaître la constante de gravitation le plus précisément possible, le « G ». Or, personne n’a d’explication valable sur comment ni pourquoi cette constante existe. Les mesures sur celle-ci sont donc purement empiriques, ce qui fait d’elle la constante la moins exactement mesurée de la physique.

La deuxième idée centrale concerne le r au carré. On dit que la force gravitationnelle obéit à une loi en carré inverse. Simplement, cela signifie que la force gravitationnelle diminue très vite lorsque la distance augmente. Ainsi, si l’on double la distance séparant deux objets, on diminue la force gravitationnelle entre ses 2 objet par quatre. Si l’on triple la distance entre deux objets, on la diminue par 9 etc.

 

Ce qui rend cette loi si puissante

La formulation de la loi peut paraître toute simple mais elle une véritable révolution. Ce qui fait la force de cette loi, c’est qu’elle allie facilité et précision. Après sa première apparition en 1687 dans l’œuvre de Newton « Principes mathématiques de la philosophie naturelle », elle s’imposa très rapidement dans le monde scientifique. Elle explique en fait immédiatement et avec une précision assez folle le mouvement des planètes et de la plupart des corps célestes.

Cependant l’histoire ne s’arrête pas là. Cette loi décrit en effet très bien la plupart des mouvements des objets célestes. Mais le problème si situe dans le mot « plupart ». Il y a certaines situations où la loi de gravitation de Newton montre quelques anomalies. Faibles certes, mais des anomalies quand même. Cette loi a effectivement du mal à décrire le mouvement des objets situés dans un champs de gravitation très fort (comme Mercure qui est la première anomalie de la loi de Newton que l’on a observée), ou encore des objets se déplaçant à des vitesses proches de celle de la lumière.

Ces petites anomalies ne sont absolument pas problématiques pour les utilisations classiques de la loi de Newton, mais les physiciens sont perfectionnistes et ne se sont donc pas arrêté là. Il faudra attendre un certain Albert Einstein pour avoir une loi qui décrit parfaitement les interactions gravitationnelles entre les objets… To be continued ! 

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