La gravitation selon Newton
Légende ou réalité? Newton, sous un pommier, a-t-il vu une pomme tomber verticalement pour en déduire sa célèbre loi? C'est en 1687 que paraît la loi de la gravitation universelle: deux masses ponctuelles m et m' séparées d'une distance d s'attirent suivant une force égale à (G x m x m' ) / d 2,
G étant la constante de la gravitation universelle.
Cette force d'attraction est l'une des 4 forces fondamentales qui régissent l'Univers.
Cette loi se généralise à des corps sphériques (le Soleil, la Terre, les Planètes, la Lune) où d est la distance des centres de deux de ces corps qui s'attirent.
Le poids d'un corps n'est autre que la force d'attraction de la Terre sur ce corps.
La gravitation selon Einstein
Dans la théorie de la relativité générale d'Einstein publiée en 1915, l'Univers est un espace à 4 dimensions appelé espace-temps. La gravitation n'est plus une force d'attraction mais une déformation de l'espace-temps par la présence d'un corps massif.
Ce corps massif (en rouge) qui tombe dans l'espace-temps, le déforme, le courbe en creusant une cuvette.
Une masse plus petite (en blanc) peut tomber dans la cuvette de différentes façons:
- Si la vitesse de la petite masse est très grande, sa trajectoire est déviée puis elle continue son chemin en sortant de la cuvette.
- Si sa vitesse est assez grande encore, elle ne tombera pas tout au fond de la cuvette mais tournera autour du corps massif. Elle est en orbite autour du corps massif. C'est ce qui se passe avec la Lune autour de la Terre, des planètes autour du Soleil.
- Si sa vitesse est réduite ou nulle, elle tombera sur le corps massif.
On comprend mieux par cette théorie la formation d'un trou noir (cf notre article "Les trous noirs"du 14 / 05 / 2015): le corps massif précédent (en rouge) est remplacé initialement par le coeur très dense d'une étoile très massive qui a explosé en fin de vie; la petite masse précédente (en blanc) est remplacée par toutes les étoiles tombant dans le trou pour former un trou noir de masse énorme d'où ne sort aucune lumière mais des bouffées de rayons X et de rayons gamma.
Une déformation de l'espace-temps dévie également la lumière, le corps massif joue alors le rôle de lentille, appelée lentille gravitationnelle (cf notre article "La gravitation selon Einstein" du 22 / 03 / 2014).
Conclusion
A l'échelle de l'Univers, des galaxies, la gravitation selon Einstein a expliqué de nombreux phénomènes qui ont été vérifiés par la suite.
A une échelle plus petite, c'est la gravitation newtonienne qui s'applique (la pesanteur, les marées, les lois de Képler sur les planètes,...).
La théorie de la relativité générale d'Einstein est d'une portée considérable dans tout l'Univers. La gravitation selon Newton est peut-être plus près de nous, plus pratique.
Dans les deux cas, on ne peut qu'être émerveillés par les découvertes de ces deux génies!
A une échelle plus petite, c'est la gravitation newtonienne qui s'applique (la pesanteur, les marées, les lois de Képler sur les planètes,...).
La théorie de la relativité générale d'Einstein est d'une portée considérable dans tout l'Univers. La gravitation selon Newton est peut-être plus près de nous, plus pratique.
Dans les deux cas, on ne peut qu'être émerveillés par les découvertes de ces deux génies!
C'est vrai que ces deux chercheurs ont bien éclairé notre connaissance. Quant à moi la théorie de Newton est plus accessible car plus facilement concevable....
RépondreSupprimerMerci encore Marc pour toutes ces explications qui nous permettent de nous endormir le soir en étant un peu moins ignorants!
Amitiés
Pierre Bonjean
Bonjour à mon professeur de l'été!
RépondreSupprimerNewton, je l'ai abordé il n'y a pas très longtemps avec mon prof de physique.
Le schéma qui représente la gravitation selon Einstein permet de bien comprendre que la gravitation n'est plus une force, mais une déformation de l'espace-temps par la présence d'un corps massif et qui oriente des masses plus petites de façons différentes en fonction de leurs vitesses.
Merci, c'est plus clair maintenant! Thomas MARION
Bonjour à mon cher élève de l'été!
RépondreSupprimerMerci pour ton commentaire. La gravitation selon Einstein n'est plus une force. Mais c'est, selon Einstein, à l'échelle de l'Univers. A une échelle plus petite, la gravitation selon Newton existe toujours : elle t'a donné, je crois, beaucoup de mal....;
Le match du siècle: Einstein met K.O. Newton.
RépondreSupprimerAprès la découverte récente d'un trou noir loin de 50 millions années-lumière, Einstein est déclaré sacré champion du monde d'astrophysique dans un combat qui a duré un siècle.
Le combat a opposé le détenteur du titre mondial Isaac Newton au jeune Einstein.
Au premier round Isaac paraissait sûr de lui, il bougeait dans le ring sans se soucier du temps alors qu'Albert gérait son espace-temps de façon beaucoup plus serrée.
Les deux adversaires se distinguaient par leur force gravitationnelle mais à une différence majeure c'est que sur le "ring" le vieux comptait sur sa masse pour attirer son adversaire alors que notre jeune ambitieux pensait créer une courbure dans ce qu'il considérait son "univers" pour faire tomber le champion dans le piège. Jusqu'ici et maintenant tous les spectateurs pensaient que la partie est déjà gagnée en faveur du grand champion.
Au deuxième round des choses assez d'inattendues se sont arrivé; Newton est déstabilisé ses calculs paraissaient imprécis contrairement à ceux d'Einstein surtout quand il s'agit de calculer les trajets elliptiques des objets célestes.
Les coups d'Albert se suivent, et s'accélèrent à la vitesse de la lumière; l'expansion de l'univers, le big-bang, l'entropie... on dirait qu'il transforme son énergie en masse.
Le jeu de jambes relativiste et innovant prennent le dessus sur la puissante masse de l'adversaire quoique la formule du vieux Newton reste efficace et infaillible dans des coups pas très accélérés.
Un troisième round décisif:
Albert a vu juste ses prédictions avant le match était d'une incroyable précision. Le coup de grâce est arrivé après un épuisement total de son rival. Il lui creuse un trou gravitationnel d'une puissance inimaginable capable de piéger la lumière et de condenser la matière le monde des médias l'ont surnommé le trou noir.
Il a fallu ramener l'ex-champion du monde d'astrophysique tout près du disque d'accrétion pour que sa puissante masse finie en lumière et tombe K.O au fond du trou noir.
Le mercredi 10 avril 2019 Albert Einstein est déclaré sacré champion du monde de l'astrophysique avec l'interception par une dizaine de radiotélescopes repartis autour du globe de la première vraie image d'un trou noir.
Pr Madani Hamid
Amateur d'astrophysique
Vore match Newton-Einstein est très intéressant. Bravo et merci
SupprimerOui super bravo au grand Albert,mais j'ai tout de même un doute pas plus que Newton il n'avait prévu la nécessité d'ajouter la matière noire et l'énergie noire, ce qui fait que grâce à ça nous connaissons aujourd'hui 5% de l'univers et tout le monde est en extase
RépondreSupprimerAu fait juste un petit plus
RépondreSupprimerVous dites comme tout le monde que la formule de Newton est
F= G × M × m × r/d2 en fait je pense que vous avez utilisé cette formule et vois avee constaté comme moi qu'elle ne marche que m=1
La seule formule qui marche qu'elle que soit la valeur de m c'est si on dit que M et m ne sont pas en produit mais en Somme M+ m