La gravitation universelle

La parution en 1687 des Principia Mathematica de Newton fait l’effet d’une bombe dans le milieu scientifique. Il apparaît en effet clairement que Newton vient de résoudre l’énigme de l’Univers. Tout se résume en une loi et une seule, celle de la gravitation universelle, vérifiée aussi bien par les planètes que par un corps tombant sur Terre. La légende dit que Newton, en voyant une pomme s’écraser sur le sol, aurait eu l’idée de traiter le cas de la Lune comme un cas de chute permanente autour de la Terre! Cette idée a ensuite suivi un cheminement beaucoup plus rigoureux et logique jusqu’à aboutir à la loi finale.

Les fondements d’une théorie

Descartes affirme que les planètes sont mises en mouvement par de gigantesque tourbillons circulaires qui les transportent. Pourtant, en observant qu’une pierre mise dans une fronde s’échappe dès que l’on lâche une extrémité de l’engin, Newton trouve une faille dans le raisonnement de son maître: pourquoi les planètes ne quittent-elles pas leur trajectoire à la manière d’une pierre de fronde ? Mais cette théorie s’applique seulement si la trajectoire est circulaire, ce qui a été infirmé par Copernic.

Cela constitue quand même un bon départ, car la Lune possède une trajectoire circulaire. Newton observe alors par analogie des corps tombant sur la Terre, et aboutit à une loi en carré inverse, c’est à dire inversement proportionnelle au carré de la distance: f = k/r2 où k est une constante positive.

Il introduit ensuite la notion de masse au coeur d’une théorie sur la gravité. Newton est alors proche du but. Ce qu’il appellera le «principe d’actions réciproques» va lui permettre de conclure. Cette loi, qu’il a trouvée empiriquement, dit que deux corps agissent l’un sur l’autre de manière égale et s’attirent de la même façon. En clair, le Soleil attire autant la Terre que la Terre attire le Soleil. Le secret de la gravitation est désormais perçé, et se résume en une seule formule: F = G.m1.m2 / r2
G est la constante de la gravitation universelle: G = 6,6732.10-11 N.m2.kg-2. Le succès de cette loi est en grande partie du à sa simplicité, mais également au fait qu’elle s’applique aussi bien aux corps célestes qu’а un corps pesant et terrestre.

4. Complétez les mentions manquantes et traduisez les phrases.

1. La troisième loi de Newton fut formulée ainsi: A chaque action correspond toujours ______________ .

2. La loi de Newton s’explique très facilement: un livre posé sur une table __________ de gravité de la Terre.

3. Il devrait s’enfoncer dans la table, mais la table _______ avec une force égale et ________ .

4. La parution en 1687 des Principia Mathematica de Newton fait l’effet d’une bombe dans le milieu _________ .

5. La loi de la gravitation universelle a été vérifiée aussi bien par les planètes que par ________ tombant sur Terre.

6. La légende dit que Newton, en voyant une pomme s’écraser sur le sol, aurait eu l’idée de traiter le cas de la Lune comme un cas ________ autour de la Terre !

7. Descartes affirme que les planètes sont mises en mouvement par de gigantesque ________ qui les transportent.

8. La loi, que Newton a trouvé _______, dit que deux corps agissent l’un sur l’autre de manière ______ et s’attirent de la même façon.

9. En clair, le Soleil attire autant la Terre que _____ attire ______ .

5. Répondez aux questions.

1. Formulez la troisième loi de Newton.

2. Expliquez la loi Action-Réaction à l’exemple du ballon.

3. Pourquoi la parution en 1687 des Principia Mathematica de Newton a fait l’effet d’une bombe dans le milieu scientifique?

4. Grâce à quoi Newton a-t-il eu l’idée de la gravitation universelle? Qu’est-ce que dit la légende?

5. Quels sont les fondements d’une théorie de Newton?

6. Quelle faille trouve Newton dans le raisonnement de son maître Descartes?

7. Au coeur d’une théorie sur la gravité Newton introduit la notion importante. Laquelle?

8. Par quelle formule peut-on résumer la loi de la gravitation? Ecrivez et expliquez-la.