La loi de Newton sur la gravitation universelle
Cette loi stipule que chaque particule attire toutes les autres particules de l'univers avec une force directement proportionnelle au produit de leurs masses et inversement proportionnelle au carré de la distance entre leurs centres. La formule est [latex]F = G frac{m_1 m_2}{r^2}[/latex], où [latex]G[/latex] est la constante gravitationnelle. Elle unifie les lois de l'attraction terrestre et céleste. mécanique.
Newton’s law of universal gravitation was a landmark achievement, also published in his *Principia Mathematica*. It proposed a single, universal principle to explain both the falling of an apple on Earth and the orbits of the planets around the Sun, unifying terrestrial and celestial mechanics for the first time.
La loi est exprimée par l'équation [latex]F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}[/latex]. Cette équation renferme plusieurs concepts profonds. La force est proportionnelle au produit des deux masses ([latex]m_1[/latex] et [latex]m_2[/latex]), ce qui indique que la gravité est une propriété de la masse elle-même. La force suit la loi de l'inverse du carré, ce qui signifie qu'elle s'affaiblit avec le carré de la distance [latex]r[/latex] entre les objets. Cette forme mathématique était cruciale pour dériver correctement les lois de Kepler sur le mouvement des planètes. La force est toujours attractive et agit le long de la ligne reliant les centres des deux corps. La constante de proportionnalité, [latex]G[/latex], est la constante gravitationnelle universelle, une constante fondamentale de la nature dont la valeur doit être déterminée expérimentalement. Henry Cavendish l'a mesurée avec précision pour la première fois en 1798.
La théorie de Newton a connu un succès incroyable, permettant de prédire avec précision la position des planètes, d'expliquer les marées océaniques par l'attraction gravitationnelle de la Lune et du Soleil, et même de découvrir Neptune grâce à ses perturbations gravitationnelles sur l'orbite d'Uranus.
Malgré son succès, la théorie présentait des difficultés conceptuelles, telles que l'idée d'une "action à distance" - comment la gravité pouvait-elle agir instantanément dans l'espace vide. Elle ne parvenait pas non plus à expliquer parfaitement la précession de l'orbite de Mercure. Ces problèmes ont finalement été résolus par la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein, qui décrit la gravité non pas comme une force, mais comme la courbure de l'espace-temps causée par la masse et l'énergie. Néanmoins, la loi de Newton reste une excellente approximation, très précise, pour presque toutes les applications pratiques.
UNESCO Nomenclature: 2211
- Physique
Perturbation
Révolutionnaire
Usage
Utilisation généralisée
Précurseurs
- Les lois de Kepler sur le mouvement des planètes
- Les travaux de Galilée sur la chute des corps
- Suggestions de Robert Hooke sur une loi de l'inverse du carré
- L'héliocentrisme copernicien
Applications
- calcul des orbites des satellites et des planètes
- prédire les marées
- planification de missions d'exploration spatiale (par exemple, manœuvres d'assistance gravitationnelle)
- prospection géophysique de gisements minéraux
- prédire l'existence de planètes (par exemple, Neptune)
Idées d'innovations potentielles
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Voir aussi : gravitation, Newton, loi de l'inverse du carré, gravité, mécanique céleste, orbites, constante universelle de gravitation, relativité générale.