Lorsque la NASA envoie des fusées dans l'espace, elles doivent faire face à bien plus qu'une simple formation d'astronaute, charges de carburant , et un objectif global de la mission. Les astrophysiciens qui planifient les voyages dans l'espace doivent également composer avec les lois fondamentales de la physique. La principale d'entre elles est la loi de la gravitation universelle de Sir Isaac Newton.
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- Qu'est-ce que la loi de la gravitation universelle de Newton ?
- Quelle est l'histoire de la loi de la gravitation universelle ?
- Quelles sont les applications de la loi de la gravitation universelle ?
- En savoir plus sur la MasterClass de Chris Hadfield
Qu'est-ce que la loi de la gravitation universelle de Newton ?
La loi de la gravitation universelle de Newton stipule que deux corps dans l'espace tirent l'un sur l'autre avec une force proportionnelle à leurs masses et à la distance qui les sépare. Pour les gros objets en orbite autour de la Lune et de la Terre, par exemple, cela signifie qu'ils exercent en fait une force notable les uns sur les autres. Il peut sembler que la lune est en orbite autour d'une Terre relativement statique, mais en réalité, la lune et la Terre tournent autour d'un troisième point entre elles. Ce point est appelé le barycentre.
Selon les termes de la loi de Newton, chaque objet de l'univers attire tous les autres objets avec une force mesurable (même légère). La force est :
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- Directement proportionnel au produit des masses de deux objets
- Inversement proportionnel au carré de la distance entre les objets
Ce principe peut être exprimé dans l'équation: F = G mM / r^2
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Dans cette équation :
- F est la grandeur de la force
- m est la masse du plus petit objet
- M est la masse du plus gros objet
- r est la distance entre les centres de masse des objets
- G est la constante gravitationnelle
Quelle est l'histoire de la loi de la gravitation universelle ?
Sir Isaac Newton a été le premier scientifique à articuler spécifiquement le concept de force gravitationnelle, et ses écrits ont détaillé comment l'attraction gravitationnelle affecte à la fois les objets en chute et les mouvements des corps célestes.
Cependant, Newton s'est appuyé sur les observations et les théories d'autres mathématiciens et physiciens, notamment : Max Kepler ; Robert hooke; Edmond Halley ; et Christopher Wren.
Plus de 100 ans après la publication de ses travaux par Newton, le physicien anglais Henry Cavendish a articulé le concept de la constante gravitationnelle g . Entre autres choses, les travaux de Cavendish ont aidé à établir une valeur précise pour la masse totale de la Terre. (Lorsque vous utilisez l'équation de Newton pour mesurer les effets gravitationnels de la Terre sur un objet lié à la Terre, M représenterait la masse de la Terre et m représenterait la masse de l'objet lié à la Terre.)
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Quelles sont les applications de la loi de la gravitation universelle ?
La loi de la gravitation universelle s'applique à de nombreux sujets de la science moderne. Ces sujets incluent :
à quoi sert un pilon
- Marées (créées par l'attraction gravitationnelle de la lune sur la Terre)
- L'interaction entre deux objets terrestres
- L'interaction entre un objet terrestre et la Terre elle-même
- L'astrophysique, y compris la façon dont les corps célestes exercent une force les uns sur les autres et sur des objets beaucoup plus petits, tels que les engins spatiaux.
Pour un vaisseau spatial en orbite ou quittant la Terre, puisque la masse du vaisseau spatial par rapport à la Terre est minuscule, le vaisseau n'exerce pas beaucoup de force sur Terre. La principale implication pour les vols spatiaux est que la force de gravité sur le vaisseau spatial diminue à mesure que la distance entre le vaisseau spatial et la Terre augmente. En fait, la force diminue rapidement, car elle est divisée par la distance au carré.
Apprenez-en plus sur l'exploration spatiale dans la MasterClass de l'ancien astronaute Chris Hadfield.
