Quelle est la loi de la gravitation universelle?
La loi de la gravitation universelle est un principe essentiel de la physique. Il a été codifié pour la première fois par Sir Isaac Newton dans les années 1600. La loi de la gravitation universelle stipule que tous les objets sont attirés les uns par les autres par la gravité; la force de l'attraction dépend de la masse des objets et diminue en fonction de la distance qui les sépare. La découverte de Newton a été remplacée par la théorie de la relativité générale d'Einstein. Il reste toutefois précis pour la plupart des applications pratiques.
Newton n'a pas découvert la gravité, comme le croyait la croyance populaire, mais a développé les travaux de scientifiques antérieurs tels que Galileo. Newton a fait référence à ces scientifiques quand il a écrit: «Si j’ai vu plus loin, c’est en se tenant sur les épaules de géants." La chute d’une pomme a inspiré Newton à étudier le sujet de la gravité; Cependant, la pomme n'a pas apporté une compréhension instantanée en frappant sa tête. Au lieu de cela, il a utilisé l'orbite de la lune autour de la Terre pour vérifier et confirmer ses calculs sur une période de 20 ans. La loi de la gravitation universelle a été détaillée dans son livre révolutionnaire Principia Mathematica , publié en 1687.
Le livre de Newton comprenait des formules mathématiques décrivant la loi de la gravitation universelle. En substance, la loi stipule que tous les objets exercent une attraction gravitationnelle sur tous les autres objets. Les objets très volumineux ont des zones de gravité ou des champs gravitationnels plus puissants, ce qui explique pourquoi les objets et les personnes sont attirés par la Terre, mais de manière non plus perceptible. L'attraction gravitationnelle diminue à mesure que la distance augmente; cette diminution peut être mesurée avec précision et est connue en physique sous le nom de loi des carrés inverses. La gravitation universelle est la force qui maintient les planètes et les satellites bloqués en orbite, plutôt que de voyager librement dans l'univers.
Au cours des siècles qui ont suivi la vie de Newton, la loi de la gravitation universelle a été utilisée pour prédire l'emplacement des planètes et des satellites naturels qui n'avaient pas encore été découverts. Les découvertes éventuelles de ces corps célestes ont confirmé que la loi était correcte. Un aspect de la loi que Newton ne pouvait expliquer était comment la force de gravitation est transmise entre les objets. D'autres forces fondamentales, telles que l'électromagnétisme, agissent parce que des particules subatomiques se déplacent entre les objets, les attirant les unes vers les autres. Une particule semblable pour véhiculer la gravité, le graviton, a été décrite en théorie mais reste à découvrir plus de 300 ans après les travaux de Newton.
Au 20ème siècle, les scientifiques avaient découvert des incohérences mineures dans la loi de la gravitation universelle. Ces incohérences ont été expliquées par la théorie de la relativité générale d'Einstein. Einstein comprit que les masses de corps célestes s’affectaient non seulement entre elles, mais aussi sur la structure de l’espace-temps qui les entourait. Ces effets ne se remarquent que par des mesures et des calculs très précis. Pour des applications pratiques telles que les lancements de fusées, la loi de la gravitation universelle est toujours précise et beaucoup plus facile à calculer que les effets de la relativité.