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Gravitation et pesanteur (Sciences & Techniques)

Publié le 22/02/2012

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Les notions de gravitation et de pesanteur ont été introduites par le mathématicien et physicien anglais Isaac Newton (1642 - 1727), à la suite de ses recherches sur l'attraction gravitationnelle. La gravitation, omniprésente dans notre Univers, permet d'expliquer, notamment, le curieux phénomène des marées sur notre planète. Trois lois importantes ont été établies par l'astronome et physicien allemand Johannes Kepler (1571 - 1630), d'après les travaux de l'astronome danois Tycho Brahe (1546 - 1601). La première loi affirme que toute planète du système solaire décrit une ellipse dans sa révolution autour du Soleil, ce dernier occupant un des foyers de cette ellipse. La seconde loi affirme que la vitesse d'une planète augmente lorsqu'elle se rapproche du Soleil. Enfin, selon la troisième loi de Kepler, le rapport a 3 /T 2 est constant pour toutes les planètes du système solaire, a étant le demi-grand axe de chaque ellipse (correspondant à la trajectoire de chaque planète) et T la période de révolution de la planète. Ces lois aidèrent le mathématicien, physicien et astronome anglais Isaac Newton à établir la loi de la gravitation universelle.

« supposé que, dans l'Univers, se trouvent des ondes gravitationnelles.

Ce seraient des perturbations de l'espace dues à une perted'énergie émise à la vitesse de la lumière par certains corps célestes accélérés.

Parmi ces corps, on trouve les pulsars (étoiles àneutrons en rotation), les supernovae (dues à l'explosion d'étoiles massives en déclin), et les trous noirs - régions de l'espace qui,en raison d'une immense force gravitationnelle, absorbent les corps et la lumière environnants - qui agissent les uns sur les autres.À la fin des années 1960, le physicien américain J.

Weber a affirmé qu'il avait décelé de telles ondes et qu'elles étaientprobablement émises par la Voie lactée.

La théorie de la relativité générale a également une autre conséquence : l'effet Einstein.Le physicien a affirmé que les rayons lumineux seraient déviés en passant au voisinage de fortes masses.

D'après le savant, lestrous noirs apporteraient la preuve de l'effet Einstein : ils seraient suffisamment denses pour capter les rayons lumineux qui lesapprochent.

Leur existence a été supposée en 1916 par l'astronome allemand Karl Schwarzschild (1873 - 1916), mais elle esttoujours l'objet de débats parmi les scientifiques.

La théorie d'Einstein a cependant été confirmée en observant une étoile prochedu Soleil.

Les astronomes ont en effet décelé une étoile qu'ils n'auraient pas pu voir si ses rayons lumineux n'avaient pas étédéviés par le Soleil, de masse importante.

Einstein a également introduit le principe d'équivalence, selon lequel on peut toujourscompenser, localement, les effets de la gravitation par ce que l'on appelle un champ d'inertie.

Considérons une balle dans unascenseur.

Soumise à la gravitation terrestre, elle descend, monte ou est immobile selon que l'accélération de l'ascenseur estrespectivement inférieure, supérieure ou égale à g . La masse et le poids Il ne faut pas confondre la masse et le poids d'un corps.

La masse est une mesure de la quantité de matière contenue dans lecorps.

Elle donne une indication sur son inertie, résistance à toute modification de son état de repos ou de mouvement.

Ainsi, lamasse est une caractéristique intrinsèque : elle ne varie pas selon l'emplacement du corps, sur Terre ou dans l'Univers.

Plus lamasse d'un corps est élevée, plus il faut fournir un travail important pour le mettre en mouvement.

C'est pourquoi il est plusdifficile de lancer une boule de pétanque qu'une balle de tennis. Le poids d'un système, lui, mesure la force de gravitation à laquelle il est soumis de la part de la Terre ou d'un corps qui lui estproche.

Au point considéré, le poids du corps est le vecteur P défini par : P = mg . Comme le poids est une force, son intensité s'exprime en newtons (de symbole N) ; dans un système, le point d'application dupoids est ce que l'on appelle le centre de gravité du système considéré.

Sur la Lune, le poids d'un corps est six fois plus faible quesur notre planète, car la gravité y est six fois moindre.

C'est pourquoi les astronautes, lorsqu'ils se déplacent sur le sol lunaire, fontfacilement des bonds : ils sont en quelque sorte plus "légers" que sur la Terre.

Ainsi, il est plus facile, pour un vaisseau spatial, dequitter la Lune que de s'échapper de l'attraction gravitationnelle terrestre.

Cela se traduit par une vitesse de libération - vitesseminimale que doit avoir un corps pour échapper à l'attraction d'un autre corps et pour s'en éloigner - à partir de la surface lunaire(2,7 km/s) nettement inférieure à la celle que l'on enregistre à partir de la Terre (11,2 km/s).

La vitesse de libération à partir desétoiles à neutrons, au sein desquelles la matière est extrêmement condensée (ou concentrée) est très élevée : elle approche lesdeux tiers de la vitesse de la lumière (300 000 km/s)!. »

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