Gravitation

En physique, la gravitation désigne une des quatre interactions élémentaires qui fait que deux masses s'attirent, comme la Terre et le Soleil. La gravité est le résultat de cette gravitation, elle fait tomber les objets, comme la pomme d'un arbre de Newton. On l'appelle aussi la pesanteur, c'est le contraire de l'apesanteur. La gravité est un point d'équilibre entre les différents cycles de transformation de la matière au sein d'une étoile.

La gravitation de Newton

La force de gravitation maintient les planètes en orbite autour du Soleil.

Isaac Newton est un scientifique britannique né le 4 janvier 1643. Il est le premier à avoir écrit une théorie sur la gravité. La légende veut que c'est en voyant une pomme tombant d'un arbre qu'il eût cette idée.

Les principes de cette théorie sont simples :

• Plus un corps a une masse importante, plus il exercera une attraction sur un autre corps ;
• Plus les objets sont éloignés moins ils s'attirent ;
• L'accélération que subit un objet à cause de la gravitation ne dépend pas de sa masse (de son poids).

Ce dernier point est facile à observer. Une boule de pétanque lâchée du sommet d'un immeuble arrive aussi vite sur Terre qu'une boule en bois de masse bien moindre. Il en serait de même d'une feuille de papier si celle-ci n'était pas freinée par l'air. Si on effectue la même expérience dans le vide absolu (sans air ou un autre gaz qui pourrait freiner la feuille), alors la feuille tombera aussi vite qu'une boule de pétanque.

Pour calculer la force qu'exerce un corps sur un autre on utilise la formule:

$F=G\times {\frac {m_{1}\times m_{2}}{d^{2}}}$

Rappel : Une force s'exprime en newton, une masse en kilogramme et une distance en mètre.

G représente la constante gravitationnelle qui est égale à 6,67x10⁻¹¹, d la distance entre m₁ et m₂.

Les théories d'Einstein

À partir de 1915, Albert Einstein donnera une autre vision de la gravitation dans sa théorie de la relativité. La gravitation n'est plus une force mais la manifestation d'une déformation de l'espace par les corps massifs qui y sont plongés.

Pour expliquer cela, on peut imaginer l'espace comme une grande toile plastique tendue. Chaque objet posé dessus va créer une dépression (un creux). Si on lâche une petite bille sur cette toile, elle va forcément être attirée par un creux. Si on donne de la vitesse à cette bille, elle va tourner un moment autour de cette dépression, un peu comme la bille de la roulette au casino, avant d'être freinée par l'air et les frottements de la toile.

Dans l'espace, rien ne peut freiner un objet. Ce qui explique que la Terre tourne depuis des milliards d'années autour du Soleil. La Terre est attirée par le Soleil, mais sa vitesse l'empêche de s'en approcher, ceci grâce à la force centrifuge.

Trous noirs

Les trous noirs sont un exemple bien connu des effets de la gravité. Ces objets présents dans l'espace sont très massifs : certains peuvent avoir une masse qui est un million voire un milliard de fois plus grande que celle du soleil. Ils attirent tout ce qui se trouve près d'eux grâce à la gravitation. Si une étoile ou une planète s'approche trop près d'un trou noir, elle est littéralement aspirée et ne peut plus ressortir du trou noir. On dit qu'ils sont noirs car même la lumière n'arrive pas à s'en échapper.

Pour pratiquer

La chute de la lune - labosim.net

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