III … au niveau mécanique. 2. La loi de la gravitation universelle. a

III … au niveau mécanique.
2. La loi de la gravitation universelle.
a. La légende de la pomme.
La légende de la pomme se situe entre 1665 et 1667, Isaac Newton interrompit ses
études à cause de la peste qui ravageait Londres, et fut obligé de rentrer à
Woolthorpe.
D’après la légende, Newton aurait vu une pomme tomber de son jardin, et c’est ainsi
qu’il se serait demandé pourquoi est-ce qu’une pomme tomberait sur Terre et
pourquoi est-ce que la Lune, elle ne tombait pas.
C’est en s’inspirant des travaux de Galilée, Descartes, Huygens et de Kepler, qu’il eut
l’idée d’une chute perpétuelle de la Lune autour de la Terre. Ce serait donc la vitesse
de la Lune qui lui permettrait d’être en Orbite autour de la Terre et non de tomber.
Une même force, la gravité, provoque la chute d’objet sur la terre et maintient la Lune
en orbite, sans elle, la lune irait en ligne droite dans l’Univers. Il pose ainsi les bases de
sa théorie : Celle de gravitation universelle.
b. Enoncé de la loi de gravitation universelle.
La gravitation est une des quatre forces (ou interactions) fondamentales de la nature.
La loi de la gravitation universelle de Newton est l’une des plus grandes découvertes
de l’histoire de l’humanité.
La loi de la gravitation universelle s'énonce ainsi : « Deux points matériels de masse m
et m' exercent l'un sur l'autre une force attractive directement proportionnelle aux
masses et inversement proportionnelle au carré de la distance r les séparant". Le
module F de cette force vaut :
·
·
·
·
F est l’intensité de la force. En Newton (N)
G représente une constante de proportionnalité, appelée constante de
gravitation (G = 6,67.10-11 SI).
m1 et m2 sont les masses des deux corps. En kilogramme (Kg)
r (d) est la distance entre les deux centres de gravité des corps. En mètre
(m) »
Cette loi suppose la transmission instantanée des forces dans l'espace.
C’est avec cela qu’Isaac Newton :
- Démontre que tous les objets chutent à la même vitesse dans le vide.
- Calcule la masse de la Lune
- Explique le phénomène des marées et l’aplatissement de la Terre aux pôles
c. Application de la loi.
Si deux masses s’attirent, alors pourquoi ne ressent-on pas cela sur Terre ?
C’est tout simplement parce que la force exercée entre deux objets posés au
sol est beaucoup plus petite que celle exercée par la Terre sur chacun de ces objets.
Donc, l’attraction entre deux corps est négligeable devant celle exercée par la terre.
Tant qu’on sera sur la planète, on ne la sentira donc pas.
<Insert « calcule de homme/homme » + « calcule de homme/terre »
Quelques exemples de forces entre différentes planètes.
<Insert exemple >
Pourquoi certains corps sont-ils en orbite autour de la Terre, alors que d’autres
tombent ?
Ceci dépend de la vitesse à laquelle ces corps ont été lancés. Plus la vitesse initiale
appliquée au corps est élevée, plus la trajectoire de ce corps sera longue. Newton
supposa alors que si un corps était lancé à une vitesse très élevée, sa trajectoire
s’incurverait autour de la surface de la Terre. A une vitesse bien précise (v = 7 900
m/s), le corps aurait une orbite circulaire. En d’autres termes, Newton avait inventé le
satellite artificiel près de trois cents ans avant que la technique pût le réaliser.
A des vitesses supérieures (v > 10 000 m/s), le corps aurait une orbite elliptique.
C’est donc une même loi, celle de la gravitation universelle énoncée par Newton, qui
régit la chute d’un corps et l’orbite d’une planète.
Expliquer le phénomène des marrées ?
ON MET OU PAS ?
S’échapper de la Gravitation sur Terre ?
ON MET OU PAS ?