Lors de l'étude d'un cours scolaire en physique, un sujet important dans la section de mécanique est la loi de la gravitation universelle. Dans cet article, nous examinerons de plus près ce qu'elle est et avec quelle formule mathématique elle est décrite, et nous donnerons également des exemples de la force de gravité dans la vie humaine quotidienne et à l'échelle cosmique.
Qui a découvert la loi de la gravité
Avant de donner des exemples de la force de gravité, décrivons brièvement à qui revient la découverte.
Depuis l'Antiquité, les gens ont observé les étoiles et les planètes et savaient qu'elles suivaient certaines trajectoires. De plus, toute personne qui n'avait pas de connaissances particulières comprenait que peu importe à quelle distance et à quelle hauteur il lançait une pierre ou un autre objet, il tombait toujours au sol. Mais personne n'a même deviné que les processus sur Terre et sur les corps célestes sont contrôlés par la même loi naturelle.
En 1687, Sir Isaac Newton publia un ouvrage scientifique dans lequel il décrivait pour la première fois la théorie mathématiqueformulation de la loi de la gravitation universelle. Bien sûr, Newton n'est pas venu indépendamment à cette formulation, qu'il a personnellement reconnue. Il a utilisé certaines des idées de ses contemporains (par exemple, l'existence d'une proportionnalité inverse au carré de la distance de la force d'attraction entre les corps), ainsi que l'expérience expérimentale accumulée sur les trajectoires des planètes (les trois lois). Le génie de Newton s'est manifesté dans le fait qu'après avoir analysé toute l'expérience disponible, le scientifique a pu la formuler sous la forme d'une théorie cohérente et pratiquement applicable.
Formule de gravité
La loi de la gravitation universelle peut être brièvement formulée comme suit: entre tous les corps de l'Univers, il existe une force d'attraction, qui est inversement proportionnelle au carré de la distance entre leurs centres de masse et directement proportionnelle au produit des masses des corps eux-mêmes. Pour deux corps de masses m1 et m2, distants l'un de l'autre de r, la loi étudiée s'écrira:
F=Gm1m2/r2.
Ici G est la constante de la gravité.
La force d'attraction peut être calculée à l'aide de cette formule dans tous les cas, si les distances entre les corps sont suffisamment grandes par rapport à leurs tailles. Sinon, et aussi dans des conditions de forte gravitation à proximité d'objets spatiaux massifs (étoiles à neutrons, trous noirs), il faut utiliser la théorie de la relativité développée par Einstein. Ce dernier considère la gravité comme le résultat d'une distorsion de l'espace-temps. Dans la loi classique de Newtonla gravité est le résultat de l'interaction de corps avec un champ d'énergie, comme des champs électriques ou magnétiques.
La manifestation de la gravité: exemples tirés de la vie quotidienne
Premièrement, en tant qu'exemples, nous pouvons nommer n'importe quel corps tombant d'une certaine hauteur. Par exemple, une feuille ou la fameuse pomme d'un arbre, une chute de pierre, des gouttes de pluie, des glissements de terrain en montagne et des glissements de terrain. Dans tous ces cas, les corps tendent vers le centre de notre planète.
Deuxièmement, lorsqu'un enseignant demande aux élèves de "donner des exemples de gravité", ils doivent également se rappeler que tous les corps ont un poids. Lorsque le téléphone est sur la table ou lorsqu'une personne est pesée sur la balance, dans ces cas là le corps appuie sur le support. Le poids corporel est un exemple frappant de la manifestation de la force de gravité qui, avec la réaction du support, forme une paire de forces qui s'équilibrent.
Si la formule du paragraphe précédent est utilisée pour les conditions terrestres (en y substituant la masse de la planète et son rayon), alors l'expression suivante peut être obtenue:
F=mg
C'est elle qui est utilisée pour résoudre les problèmes de gravité. Ici g est l'accélération donnée à tous les corps, quelle que soit leur masse, en chute libre. S'il n'y avait pas de résistance de l'air, une pierre lourde et une plume légère tomberaient en même temps de la même hauteur.
La gravité dans l'Univers
Tout le monde sait que la Terre, ainsi que d'autres planètes, tourne autour du Soleil. A son tour, le Soleil, étant dansl'un des bras de la galaxie spirale, la Voie lactée, tourne avec des centaines de millions d'étoiles autour de son centre. Les galaxies elles-mêmes se rapprochent également les unes des autres dans des amas dits locaux. Si nous remontons à l'échelle, alors nous devrions nous souvenir des satellites qui tournent autour de leurs planètes, des astéroïdes qui tombent sur ces planètes ou passent. Tous ces cas peuvent être mémorisés si l'enseignant demande aux élèves: "Donnez des exemples de la force de gravité."
Notez qu'au cours des dernières décennies, la question de la force principale à l'échelle cosmique a été remise en question. Dans l'espace local, c'est sans doute la force de gravité. Cependant, considérant la question au niveau de la galaxie, une autre force, encore inconnue, associée à la matière noire, entre en jeu. Ce dernier se manifeste comme anti-gravité.
