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!