quatre forces fondamentales régissent toutes les interactions dans l’univers. Ce sont des forces nucléaires faibles, des forces nucléaires fortes, de l’électromagnétisme et de la gravité. Parmi ceux-ci, la gravité est peut-être la plus mystérieuse. Bien que l’on comprenne depuis un certain temps comment cette loi de la physique fonctionne à l’échelle macro-gouvernant notre système solaire, nos galaxies et nos supergrappes – comment elle interagit avec les trois autres forces fondamentales reste un mystère.
naturellement, les êtres humains ont une compréhension de base de cette force depuis des temps immémoriaux., Et quand il s’agit de notre compréhension moderne de la gravité, le crédit est dû à un homme qui a déchiffré ses propriétés et comment elle régit toutes les choses grandes et petites – Sir Isaac Newton. Grâce à ce physicien et mathématicien anglais du 17ème siècle, notre compréhension de l’Univers et des lois qui le régissent serait changée à jamais.,
alors que nous connaissons tous l’image emblématique d’un homme assis sous un pommier et ayant une chute sur la tête, les théories de Newton sur la gravité ont également représenté l’aboutissement d’années de recherche, qui à son tour était basée sur des siècles de connaissances accumulées. Il présenterait ces théories dans son magnum opus, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (”Principes mathématiques de la philosophie naturelle »), qui a été publié pour la première fois en 1687.,
dans ce volume, Newton a présenté ce qui allait être connu comme ses trois lois du mouvement, qui ont été dérivées des lois de Johannes Kepler du mouvement planétaire et sa propre description mathématique de la gravité. Ces lois jetteraient les bases de la mécanique classique, et resteraient incontestées pendant des siècles – jusqu’au 20ème siècle et l’émergence de la théorie de la relativité D’Einstein.
physique au 17e siècle:
le 17e siècle a été une période très propice pour les sciences, avec des percées majeures dans les domaines des mathématiques, de la physique, de l’astronomie, de la biologie et de la chimie. Parmi les plus grands développements de la période, citons le développement du modèle héliocentrique du système solaire par Nicolaus Copernicus, le travail pionnier avec les télescopes et l’astronomie d’observation par Galileo Galilei et le développement de l’optique moderne.,
C’est aussi pendant cette période que Johannes Kepler a développé ses lois du mouvement planétaire. Formulées entre 1609 et 1619, ces lois décrivaient le mouvement des planètes alors connues (Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter et Saturne) autour du Soleil. Ils ont déclaré que:
- Les planètes se déplacent autour du Soleil en ellipses, avec le Soleil à un foyer
- La ligne reliant le Soleil à une planète balaie des zones égales en temps égaux.,
- Le carré de la période orbitale d’une planète est proportionnel au cube (3e puissance) de la distance moyenne du Soleil (ou en d’autres termes–de la”demi-grand axe de l’ellipse, la moitié de la somme de la plus petite et la plus grande distance du Soleil).
Ces lois ont résolu les problèmes mathématiques restants soulevés par le modèle héliocentrique de Copernic, éliminant ainsi tout doute sur le fait qu’il s’agissait du modèle correct de l’univers. En travaillant à partir de ceux-ci, Sir Isaac Newton a commencé à considérer la gravitation et son effet sur les orbites des planètes.,
les trois lois de Newton:
en 1678, Newton a subi une dépression nerveuse complète due au surmenage et à une querelle avec son collègue astronome Robert Hooke. Pendant les années suivantes, il se retira de la correspondance avec d’autres scientifiques, sauf là où ils l’initièrent, et renouvela son intérêt pour la mécanique et l’astronomie., À l’hiver 1680-81, l’apparition d’une comète, à propos de laquelle il a correspondu avec John Flamsteed (astronome royal D’Angleterre) a également renouvelé son intérêt pour l’astronomie.
Après avoir examiné les lois du mouvement de Kepler, Newton a développé une preuve mathématique que la forme elliptique des orbites planétaires résulterait d’une force centripète inversement proportionnelle au carré du vecteur rayon. Newton a communiqué ces résultats à Edmond Halley (découvreur de la « comète de Haley ») et à la Royal Society dans son De motu corporum in gyrum.,
ce tract, publié en 1684, contenait la graine de ce que Newton allait étendre pour former son magnum opus, Les Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. Ce traité, qui a été publié en juillet 1687, contenait les trois lois du mouvement de Newton, qui ont déclaré que:
- lorsqu’il est vu dans un référentiel inertiel, un objet reste au repos ou continue de se déplacer à une vitesse constante, à moins d’agir par une force externe.,
- La somme vectorielle des forces extérieures (F) d’un objet est égale à la masse (m) de cet objet multiplié par le vecteur d’accélération (a) de l’objet. Sous forme mathématique, cela s’exprime par: F = ma
- Lorsqu’un corps exerce une force sur un second corps, le second corps exerce simultanément une force égale en amplitude et opposée en direction sur le premier corps.
ensemble, ces lois ont décrit la relation entre tout objet, les forces agissant sur lui et le mouvement qui en résulte, jetant les bases de la mécanique classique., Les lois ont également permis à Newton de calculer la masse de chaque planète, l’aplatissement de la terre aux pôles et le renflement à l’équateur, et comment l’attraction gravitationnelle du Soleil et de la Lune créent les marées de la Terre.,
dans le même travail, Newton a présenté une méthode d’analyse géométrique semblable à un calcul utilisant des « premiers et derniers rapports », a travaillé sur la vitesse du son dans l’air (basée sur la Loi de Boyle), a rendu compte de la procession des équinoxes (dont il a montré qu’ils étaient le résultat de l’attraction gravitationnelle de la Lune sur la Terre), a initié l’étude gravitationnelle des irrégularités dans le mouvement de la Lune, a fourni une théorie pour la détermination des orbites des comètes, et bien plus encore.,
Newton et le « Apple Incident”:
L’histoire de Newton à venir avec sa théorie de la gravitation universelle à la suite d’une pomme tombant sur sa tête est devenu un aliment de base de la culture populaire. Et alors qu « il a souvent été soutenu que l » histoire est apocryphe et Newton n « a pas conçu sa théorie à un moment donné, Newton lui-même a raconté l » histoire à plusieurs reprises et a affirmé que l « incident l » avait inspiré.
En outre, les écrits de William Stukeley – un ecclésiastique anglais, antiquaire et membre de la Royal Society – ont confirmé l’histoire., Mais plutôt que la représentation comique de la pomme frappant Newton sur la tête, Stukeley a décrit dans ses Mémoires de la vie de Sir Isaac Newton (1752) une conversation dans laquelle Newton a décrit réfléchir à la nature de la gravité tout en regardant une pomme tomber.
« …nous sommes allés dans le jardin, & bu thea sous l’ombre de certains appletrees; lui seul, & mon auto. au milieu d’autres discours, il m’a dit qu’il était juste dans la même situation, comme lorsqu’autrefois, la notion de gravitation lui venait à l’esprit., ” pourquoi cette pomme devrait-elle toujours descendre perpendiculairement au sol”, pensa-t-il à lui-même; occasion par la chute d’une pomme… »
John Conduitt, assistant de Newton à la Monnaie royale (qui a finalement épousé sa nièce), a également décrit avoir entendu l’histoire dans son propre récit de la vie de Newton. Selon Conduitt, L’incident a eu lieu en 1666 lorsque Newton voyageait pour rencontrer sa mère dans le Lincolnshire., En serpentant dans le jardin, il contempla comment l’influence de la gravité s’étendait bien au-delà de la Terre, responsable de la chute d’apple ainsi que de l’orbite de la Lune.
de même, Voltaire a écrit dans son Essai sur la poésie épique (1727) que Newton avait d’abord pensé au système de gravitation en marchant dans son jardin et en regardant une pomme tomber d’un arbre. Ceci est cohérent avec les notes de Newton des années 1660, qui montrent qu’il était aux prises avec l’idée de la façon dont la gravité terrestre s’étend, dans une proportion inverse-carrée, à la Lune.,
cependant, il lui faudrait deux décennies de plus pour développer pleinement ses théories au point qu’il était capable d’offrir des preuves mathématiques, comme le démontrent les Principia. Une fois cela terminé, il a déduit que la même force qui fait tomber un objet au sol était responsable d’autres mouvements orbitaux. Par conséquent, il l’a nommé « gravitation universelle”.,
divers arbres sont prétendus être « le” pommier que Newton décrit. L « École du Roi, Grantham, affirme que leur école a acheté l « arbre d » origine, déraciné, et transporté au jardin du directeur quelques années plus tard. Cependant, le National Trust, qui détient le manoir Woolsthorpe (où Newton a grandi) en fiducie, affirme que l’arbre réside toujours dans leur jardin. Un descendant de l’arbre d’origine peut être vu poussant à l’extérieur de la porte principale du Trinity College, Cambridge, en dessous de la pièce dans laquelle Newton a vécu lorsqu’il y a étudié.,
Le travail de Newton aura un effet profond sur les sciences, avec ses principes restant canon pour les 200 années suivantes. Il a également informé le concept de gravitation universelle, qui est devenu le pilier de l’astronomie moderne, et ne sera pas révisé avant le 20ème siècle – avec la découverte de la mécanique quantique et de la théorie de la relativité générale D’Einstein.
Nous avons écrit de nombreux articles intéressants sur la gravité ici à Universe Today. Voici qui était Sir Isaac Newton?, Qui Était Galileo Galilei?, Qu’Est-ce que la Force de Gravité?, et quelle est la constante gravitationnelle?,
Astronomy Cast a quelques deux bons épisodes sur le sujet. Voici L’Épisode 37: lentille gravitationnelle, et L’épisode 102: gravité,