La force de gravitation

Newton a appris la physique cartésienne lors de ces études à Cambridge, il travailla sur le modèle d’orbites planétaires expliqué par Descartes. Par ce modèle, Descartes expliquait le mouvement circulaire des planètes qui est un équilibre entre force attractive des planètes vers le Soleil et force répulsive du Soleil vers les planètes. Pour démontrer cela il utilisa une fronde qui respecte parfaitement le mouvement des planètes autour du Soleil.

 

Puis un physicien anglais Robert Hook voudra mathématisée le phénomène par l’idée d’une force en 1/r² mais newton lui ira plus loin car il expliquera le mouvement des planètes.

C’est en 1679, que Newton débuter ces recherches sur la gravitation tout en essayant d’expliquer mathématiquement la théorie cartésienne des forces attractives et répulsives. C’est également à partir de là que des conflits entre Newton et Hook reprirent au sujet de la gravitation.

Newton disait : « si on suppose qu’une force attractive existe entre le soleil et les planètes, elle devrait exister entre tout les corps constitués de matière ». Il s’intéressa précisément sur le modèle de la Terre et de la Lune car il voulait expliquer pourquoi la Lune tournait autour de la Terre , Newton pris également l’exemple d’objets comme des pierres qui tombe sur la surface de la Terre car Newton voulait expliquer pourquoi les objets tombe sur la surface de la Terre ceci fut illustrer par Voltaire avec la légende de la pomme tombant sur la tête de Newton.

Newton pris la formule de Hook qui 1/r² et pris la distance de la Terre à la Lune qui a l’époque était évalué à 60 rayons terrestres, il en déduit donc que la force d’attraction s’exerçant sur la Lune est de 1/60² qui est plus petite pour un objet tombant à la surface de la Terre, de plus il réalisa un schéma où il aligne la Terre, la pierre et la lune puis il remarque que lorsque la pierre a touché la surface ; sa distance avec la surface de la terre a diminué de même que pour la Lune car même si la distance reste constante avec la Terre, la Lune a une trajectoire circulaire au tour de la Terre.

Ceci permet de prouver que la force 1/r² est vraie et de prouver que la force d’attraction de la gravitation est universelle et qu’elle s’applique entre tout les corps de l’univers

 

Newton expliqua pourquoi certains corps chutent et d’autres tournent autour d’autres corps à l’aide d’un canon qui tire des boulets de canons en lignes droites parallèles au sol, il remarqua que plus la vitesse initiale du boulet est grande, plus la distance entre le canon et l’impact du boulet sur la surface de la Terre est grande car plus on augmente la puissance du tir avec une augmentation de poudre à canon dans le canon, plus il tombe loin et plus on remarque l’effet de courbure de la Terre se fait sentir.

Mais si on tire un boulet avec une vitesse initiale très grande, le boulet de canon va suivre la ligne de tir comme prévu sauf que le sol va continuer à s’éloigner comme la Terre est ronde donc ce boulet n’atteindra jamais le sol et partira dans l’espace, De plus il peut se satelliser autour de la Terre ou est éjecté dans l’espace se séparant complètement de l’emprise de la Terre sur ce boulet de canon. Ainsi Newton admet que la Lune est un corps qui chute constamment vers la surface de la Terre mais due à sa vitesse et à sa distance avec la surface de la Terre, elle ne l’atteint jamais. Elle prend donc un mouvement circulaire autour de la Terre car la force de gravitation de la Terre l’oblige à suivre ce mouvement. Grace à cet exemple, il en déduit le mouvement des planètes par rapport au Soleil qui est le même que celui de la Lune autour de la Terre.


Puis il réfléchie à une formule mathématique pour exprimé la force de gravitation, c’est également à la même époque que Newton déduit ses 3 lois les plus célèbres sur le mouvement qui fonde la mécanique, on peut en citer le principe d’inertie.

C’est à partir de ces 3 lois qu’il en déduit la mathématisation de la force de gravitation, qui été d’abord écrit 1/r²mais il en déduit également que cette force est proportionnelle à la masse du corps, ici noté M car les corps les plus lourds attirent les corps les plus faibles en masse.

On peut donc écrire la force de gravitation sous cette forme ci : Fg = GmM/r²

Ici G est la constante de gravitation universelle.

 

C’est en 1689 que Newton publie Principia, cet ouvrage relate tout ces travaux sur la force de gravitation universelle et de la mécanique. Son œuvre se propagea rapidement, à l’époque, elle se posait en plein contraste avec les travaux de Descartes car les travaux de Descartes présentent une approche qualitative alors que Newton montre une approche totalement mathématisée de cette force. De plus à l’époque, la population pensait que l’univers était stable grâce à Dieu et que ci la Lune tournait autour de la Terre, c’était parce que Dieu en avait décidé ainsi mais lorsque Newton présenta ces travaux, il expliqua tout ces phénomènes par des lois de mécanique et prouva que la Terre tournait autour du Soleil, la population crut revenir à des croyances mystiques.

 

Newton est un grand physicien car avec ces lois de mécanique, il a put concevoir les bases de la physique moderne qui fonctionnement toujours à notre époque car grâce à ces travaux, on comprendre pourquoi les planètes ont des orbites mais également pourquoi les planètes ont des satellites naturels tournant des planètes. De plus on comprendre pourquoi nous sommes maintenu au sol et que l’on ne flotte pas. Donc ces travaux ont permis le début de l’air des satellites pour qu’ils prennent une orbite autour de la Terre tout en respectant la force de gravitation.

 

Enfin, nous pouvons retenir cette phrase de Newton où il expliquait comment il voyait l’univers : « Je ne sais pas comment je peux apparaître au monde, mais pour moi-même, il me semble que j'ai seulement joué comme un enfant sur la grève, trouvant par chance, un plus beau coquillage, ou un galet plus lisse, alors que le grand océan de la vérité demeure encore inconnu devant moi ».

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