INTERACTIONS (physique)Interaction gravitationnelle

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La théorie de Newton

Après des siècles de débats et de mesures, une synthèse décisive de ce qui constitue la notion de gravitation est exposée dans les Principia (1687) d'Isaac Newton. Elle a son origine dans la comparaison des forces de pesanteur en différents points de la Terre et dans l'observation du mouvement de la Lune (fig. 1). Newton suppose que celle-ci « tombe » sur la Terre suivant la loi de Galilée, mais que, en raison de sa vitesse initiale, elle décrit une trajectoire curviligne. Après que la mesure précise du rayon terrestre, réalisée par Jean Picard en 1682, a permis un calcul correct des masses, l'hypothèse newtonienne est confirmée : pesanteur et gravitation sont les deux aspects d'un même phénomène et obéissent à une même loi.

Gravitation entre le Soleil et une planète

Dessin : Gravitation entre le Soleil et une planète

Dessin

Selon Newton, une masse grave S (Soleil) crée une force attractive qui détermine le mouvement du corps d'épreuve P (planète). 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Cette loi élémentaire :

explicite l'action qui s'exerce entre deux corps matériels de « masses graves » M et M′, distants de r, K étant une constante.

En admettant, selon les critères expérimentaux, la proportionnalité universelle entre la « masse grave » M d'un corps, responsable des actions de gravitation, et sa « masse inerte » m, conçue comme une résistance aux variations de vitesse (accélération), c'est-à-dire en posant :

la loi d'attraction devient :
et s'exprime en fonction des masses inertes, faisant ainsi intervenir la constante newtonienne d'attraction universelle :
. Cette loi s'écrit encore :
U étant le potentiel newtonien créé par la masse m′ au point où est située la masse m.

En rapprochant cette loi d'attraction de la loi fondamentale de la dynamique :

on connaît ainsi l'expression :
de l'accélération d'un corps matériel sous l'influence de forces centrales déduites du potentiel newtonien U.

Il est alors possible de passer de l'accélération γ à la forme des trajectoires en utilisant un procédé d'intégration mis au point par Newton lui-même : la méthode des fluxions. Il est remarquable que le calcul infinitésimal, si récemment développé, ait été précis [...]


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Gravitation entre le Soleil et une planète

Gravitation entre le Soleil et une planète
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Courbure de l'espace selon Einstein

Courbure de l'espace selon Einstein
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Écrit par :

  • : chercheur au Laboratoire de gravitation et cosmologie relativistes, université de Paris-VI
  • : professeur à la faculté des sciences de l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie

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Pour citer l’article

Alain KARASIEWICZ, Marie-Antoinette TONNELAT, « INTERACTIONS (physique) - Interaction gravitationnelle », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 24 novembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/interactions-physique-interaction-gravitationnelle/