La gravitation

La gravité selon Newton et Einstein

La gravité selon Newton :

Pourquoi une pomme tombe-t-elle d’un arbre vers le bas ? Et pourquoi la lune tourne-t-elle autour de la terre ? Au XVIIe siècle, le mathématicien et physicien Isaac Newton répond à ces deux questions par une seule réponse : la gravitation. Qu’est-ce que la gravitation ? Dans l’univers, tous les corps ayant une masse s’attirent entre eux. Par exemple, la lune attire la terre et la terre attire la lune. Maintenant, imaginons un premier objet A et un second objet B, séparés par une certaine distance. Par la gravitation, les deux objets s’attirent entre eux. Ainsi, A va se rapprocher de B et B va se rapprocher de A. Si A était plus massif, alors la force d’attraction serait plus grande. Et à l’inverse, si A était moins massif, alors la force d’attraction serait plus faible. Cela vaut également pour B. Ensuite, si les deux corps étaient plus distants, la force d’attraction serait plus faible et s’ils étaient plus proches, la force d’attraction serait plus forte. Ainsi, l’attraction gravitationnelle d’un objet sur un autre, perd son influence quand les deux objets sont éloignés. Prenons maintenant l’exemple de la pomme. La pomme et la terre possèdent toutes les deux une certaine masse, donc la pomme attire la terre et la terre attire la pomme. C’est pour cela que la pomme et la terre vont se rapprocher mutuellement, jusqu’à ce que la pomme touche le sol. Maintenant, imaginons que l’on lance la pomme dans une direction, avec une certaine vitesse. Comme précédemment, la pomme va être attirée vers la terre, mais elle va également se diriger dans la direction dans laquelle on l’a lancée en fonction de sa vitesse. Plus la vitesse augmente, plus la pomme tombe loin. Si maintenant on pouvait lancer la pomme avec une vitesse assez élevée, on se rend compte que cette vitesse compenserait l’attraction gravitationnelle, et que la pomme ne tomberait jamais sur terre. C’est ce qui se passe pour la lune. Et c’est pour cela que la lune tourne autour de la terre, ou encore que la terre tourne autour du soleil.

La gravité selon Einstein :

Au XVIIe siècle, Newton découvre la gravitation universelle mais ne réussit pas à expliquer pourquoi cette gravité existe et comment elle agit. Pour répondre à ces questions, il faudra attendre le début du XXe siècle avec la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein. Tout d’abord, pour Einstein, l’espace en trois dimensions dans lequel nous nous déplaçons et le temps dans le lequel nous évoluons, ne sont que deux parties d’une même chose : l’espace-temps. Dans cet espace-temps, tous les objets se situent dans une certaine position à un certain moment donné. Essayons d’imaginer l’espace-temps comme une grille, sur laquelle serait posé un objet A. Lorsque A est posé sur la grille, il la déforme en fonction de sa masse. Si l’objet est plus massif, il va déformer davantage l’espace-temps et à l’inverse, s’il est moins massif, alors il va moins le déformer. Imaginons que l’on place un second objet B sur cette grille. B déforme également la grille, comme il possède une masse, mais il la déforme moins que A car sa masse est plus faible. Si on lâche une bille dans un bol, la bille va glisser sur la paroi, jusqu’à se stabiliser au centre. De même, dans le cas de l’espace-temps, A en déformant la grille, créer une sorte de bol autour d’elle. Par conséquent, comme la bille, B va glisser le long de ce bol, en se rapprochant peu à peu de A. Si l’on regarde la scène sur un espace en deux dimensions, on observe que B est attiré par A, comme chez Newton. En revanche si l’on lâchait B avec une certaine vitesse, il tournerait dans le bol tout en se rapprochant de A. Et si enfin, on pouvait lancer B avec une vitesse suffisamment importante, B se mettrait à tourner autour de A, sans jamais s’en rapprocher. C’est ainsi que les planètes orbitent autour du soleil. Comme Newton, la théorie d’Einstein prédit le mouvement des planètes autour du soleil, mais étant plus complète, cette théorie a permis de découvrir beaucoup de nouveautés scientifiques comme le fait qu’une masse très importante puisse mener à l’apparition de ce qu’on appelle un trou noir.

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