Nous expliquons ce qu’est la gravité, sa découverte et comment elle peut être mesurée. Aussi, quelles sont ses caractéristiques, sa formule et plus encore.
Qu’est-ce que la gravité ?
La force de gravité (ou simplement la pesanteur) est la force par laquelle les corps doués de masse s’attirent de manière réciproque. Son intensité plus ou moins grande dépend de la masse des corps. C’est l’une des quatre interactions fondamentales connues de la matière et peut également être appelée « gravitation » ou « interaction gravitationnelle ».
La gravité est la force que nous ressentons lorsque la planète Terre attire les objets qui l’entourent vers son centre , la même force qui fait tomber les choses. Elle est aussi responsable du fait que les planètes tournent autour du Soleil , attirées par sa masse malgré les immenses distances qui les en séparent.
L’intensité de cette force est liée à la vitesse à laquelle les planètes orbitent : celles qui sont les plus proches du Soleil sont plus rapides et celles qui en sont plus éloignées sont plus lentes. Cela indique que la gravité est une force qui, bien qu’elle affecte des objets très massifs même à de grandes distances, son intensité diminue à mesure que les objets s’éloignent les uns des autres.
Voir aussi : champ magnétique
Comment la gravité a-t-elle été découverte ?
Dès ses premiers temps, l’ être humain comprend que les choses tombent lorsqu’aucune force ne leur est appliquée pour les soutenir.
Cependant, l’étude formelle de cette force qui les pousse « vers le bas » n’a été réalisée qu’au 4ème siècle avant JC. C, lorsque le philosophe grec Aristote a esquissé les premières théories.
Dans sa conception universelle, la Terre était le centre de l’ univers et, par conséquent, le protagoniste d’une force invisible qui attirait tout vers elle. Cette force était appelée à l’époque romaine « gravitas » , liée à l’idée de poids, puisqu’à cette époque il n’y avait pas de distinction entre le poids d’un objet et sa masse.
Ces théories ont ensuite été révolutionnées par Copernic et Galileo Galilei . Cependant, c’est Isaac Newton qui a proposé le terme « gravitation ». Les premières tentatives formelles pour mesurer la gravité et développer une théorie, qui s’appelait la loi de la gravitation universelle, ont également été faites à l’époque.
Comment la gravité est-elle mesurée ?
La force de gravité se mesure par rapport à ses effets , c’est-à-dire à l’accélération qu’elle imprime sur les objets mobilisés par elle, par exemple, ceux qui sont en chute libre.
A la surface de la Terre, cette accélération a été calculée à environ 9,80665 m/s 2 Ce chiffre peut légèrement varier selon la situation géographique et l’altitude à laquelle on se trouve.
Unités de mesure de la gravité
La gravité est mesurée avec deux grandeurs différentes selon ce que vous voulez étudier :
- force . Lorsqu’ils sont mesurés en tant que force, les newtons ( N ), une unité du système international (SI) qui honore Isaac Newton , sont utilisés . La force gravitationnelle est la force qu’un corps ressent lorsqu’il est attiré par un autre.
- accélération . Dans ces cas, l’accélération obtenue par un corps lorsqu’il est attiré par un autre est mesurée. Comme il s’agit d’une accélération, l’unité m/s 2 est utilisée .
Il est important de noter qu’étant donné deux corps, la force gravitationnelle ressentie par chacun est la même par le principe d’action et de réaction . Ce qui diffère c’est l’accélération car les masses sont différentes. Par exemple, la force que la Terre exerce sur notre corps est égale à la force que notre corps exerce sur la Terre. Mais comme la masse de la Terre est bien supérieure à celle de notre corps, la planète n’accélère pas du tout, elle ne bouge pas.
formule de gravité
La force gravitationnelle peut être calculée à travers différentes formules , qui varient en fonction de l’orientation physique spécifique avec laquelle elle est abordée : mécanique classique, mécanique relativiste ou mécanique quantique. Chacun prend en considération différents éléments et traite d’une perspective spécifique.
Par exemple, selon les lois de Newton , la gravité agissant entre deux corps est directement proportionnelle au produit de leurs masses (m) et inversement proportionnelle au carré de la distance (d) qui les sépare :
F g = m1.m2/j 2
La gravité en mécanique classique
La gravité dans la mécanique classique ou newtonienne obéit aux formulations empiriques de Newton , qui abordent les forces et les éléments physiques dans un cadre de référence fixe nécessaire. Cette gravité est valable dans les systèmes d’ observation inertiels considérés comme universels pour les besoins de l’étude.
Selon la mécanique classique, la force gravitationnelle est déterminée par :
- Une force toujours attractive.
- Il a une portée infinie.
- Il présente une force associée de type central.
- Ce qui est d’autant plus intense que les corps sont proches et d’autant plus faible qu’ils sont proches.
- Elle est calculée à l’aide de la loi de la gravitation universelle de Newton.
Cette loi de la nature a des implications très importantes pour l’étude de nombreux phénomènes naturels , tant dans le monde que dans l’univers. La théorie de la gravitation de Newton était et est considérée aujourd’hui comme l’affirme le physicien anglais. Cependant, la théorie la plus complète de la gravité a été introduite par Albert Einstein dans sa célèbre théorie de la relativité générale.
La théorie de Newton est une approximation de celle d’Einstein, ce qui est essentiel pour étudier les régions de l’espace où la gravité est bien supérieure à ce que nous vivons sur Terre.
La gravité en mécanique relativiste
La mécanique relativiste d’Einstein a rompu avec la théorie de Newton dans certains domaines , notamment ceux applicables à la considération spatiale. Les lois classiques perdent de leur efficacité à des distances comme celles entre les étoiles et sans point de référence universel et stable, puisque l’univers entier est en mouvement.
Selon la mécanique relativiste, la force de gravité n’existe pas en tant qu’interaction qui apparaît sans plus tarder lorsque deux objets massifs sont proches l’un de l’autre, mais est le résultat de la déformation géométrique de l’espace-temps provoquée par les grandes masses des étoiles . . Cela signifie que la gravité affecte même le temps .
La gravité selon la mécanique quantique
Il n’existe actuellement aucune théorie quantique de la gravité . En effet, la physique des particules subatomiques dont traite la physique quantique est très différente de celle des étoiles très massives et il n’a pas encore été possible de trouver une théorie de la gravité qui unit les deux mondes (le quantique et le relativiste).
Des théories qui tentent de le faire ont été proposées, telles que la gravité quantique en boucle, la théorie des supercordes ou la théorie des twisteurs. Cependant, aucun n’a été validé.
Découverte des ondes gravitationnelles
En février 2016 , la détection (pour la première fois dans l’histoire) d’ondes gravitationnelles est annoncée, ce qui semble confirmer les théories d’Einstein.
On estime que ces ondes ont été produites par des événements massifs qui se sont produits dans l’espace à des milliards d’années-lumière de notre planète, comme des fusions de trous noirs ou des supernovae massives. Cette découverte a été faite dans les laboratoires LIGO à Hanford, Washington, et Livingston, Louisiane, USA.
Apesanteur
L’apesanteur est l’état d’un corps qui éprouve l’ absence (réelle ou apparente) d’attraction gravitationnelle sur lui-même. Cela se produit, par exemple, avec les astronautes dans l’espace extra-atmosphérique.
Exemples de force de gravité
Voici quelques exemples de l’action de la force de gravité :
- Accélération d’un objet en chute libre . Un objet en chute libre agit sur la force gravitationnelle que la Terre exerce sur lui et, par conséquent, le corps a une accélération (celle de la gravité) et, donc, sa vitesse augmente à mesure qu’il descend.
- Objet lancé en ligne droite . Dans ce cas, l’action de la gravité (poussant l’objet vers le bas) fait courber sa trajectoire, à l’origine dans le sens horizontal, et se traduit par une oblique et fait finalement tomber l’objet au sol .
- L’orbite des planètes . Les planètes orbitent autour de corps plus grands, comme cela se produit avec les planètes du système solaire autour du Soleil. La même chose se produit avec les lunes et les satellites artificiels autour des planètes.
