La gravité maintient la lune là où elle est censée être - en orbite. Peepo / Getty Images Chaque fois que vous sautez, vous ressentez la gravité. Il vous ramène au sol. Sans gravité, vous flotteriez dans l'atmosphère - avec toutes les autres matières sur Terre.
Vous voyez la gravité à l'œuvre chaque fois que vous laissez tomber un livre, monter sur une balance ou lancer une balle en l'air. C'est une présence si constante dans nos vies, nous nous émerveillons rarement du mystère de celui-ci - mais même avec plusieurs théories bien reçues tentant d'expliquer pourquoi un livre tombe au sol (et au même rythme qu'un caillou ou un canapé, à ce), ce ne sont encore que des théories. Le mystère de l'attraction de la gravité est à peu près intact.
Alors que savons-nous de la gravité ? Nous savons que cela amène deux objets quelconques de l'univers à être attirés l'un vers l'autre. Nous savons que la gravité a aidé à former l'univers, qu'il maintient la lune en orbite autour de la Terre, et qu'il peut être exploité pour des applications plus banales comme les moteurs à gravité ou les lampes à gravité.
Quant à la science derrière l'action, nous savons qu'Isaac Newton a défini la gravité comme une force - une force qui attire tous les objets vers tous les autres objets. Nous savons qu'Albert Einstein a dit que la gravité est le résultat de la courbure de l'espace-temps. Ces deux théories sont les explications de la gravité les plus courantes et les plus répandues (bien que quelque peu incomplètes).
Dans cet article, nous allons examiner la théorie de la gravité de Newton, la théorie de la gravité d'Einstein et nous aborderons également une vision plus récente du phénomène.
Bien que beaucoup de gens aient déjà noté que la gravité existe, Newton a été le premier à développer une explication cohérente de la gravité, donc on va commencer par là.
Newton a émis l'idée que la gravité était une force prévisible. Son travail cumulatif lui a valu un monument à l'observatoire Griffith (c'est l'astronome William Herschel à gauche). Stephen Dunn/Getty Images Dans les années 1600, un physicien et mathématicien anglais du nom d'Isaac Newton était assis sous un pommier - c'est du moins ce que nous dit la légende. Apparemment, une pomme lui tomba sur la tête, et il a commencé à se demander pourquoi la pomme était attirée par le sol en premier lieu.
Newton a publié sa théorie de la gravitation universelle dans les années 1680. Il énonce essentiellement l'idée que la gravité est une force prévisible qui agit sur toute la matière de l'univers, et est fonction à la fois de la masse et de la distance. La théorie affirme que chaque particule de matière attire toutes les autres particules (par exemple, les particules de "Terre" et les particules de "vous") avec une force qui est directement proportionnelle au produit de leurs masses et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare.
Donc plus les particules sont éloignées, et/ou moins les particules sont massives, moins la force gravitationnelle.
La formule standard de la loi de la gravitation va [source :UT] :
Force gravitationnelle =(G * m1 * m2) / (d 2 )
où g est la constante gravitationnelle, m1 et m2 sont les masses des deux objets pour lesquels vous calculez la force, et ré est la distance entre les centres de gravité des deux masses.
G a la valeur de 6,67 x 10E-8 dyne * cm 2 /g 2 . Donc, si vous placez deux objets de 1 gramme à 1 centimètre l'un de l'autre, ils s'attireront avec la force de 6,67 x 10E-8 dyne. UNE dyne est égal à environ 0,001 gramme de poids, ce qui signifie que si vous avez une dyne de force disponible, il peut soulever 0,001 gramme dans le champ gravitationnel de la Terre. Donc 6,67 x 10E-8 dyne est une force minuscule.
Lorsque vous traitez avec des corps massifs comme la Terre, cependant, qui a une masse de 6E+24 kilogrammes (voir Combien pèse la planète Terre ?), cela s'ajoute à une force gravitationnelle assez puissante. C'est pourquoi vous ne flottez pas dans l'espace en ce moment.
La force de gravité agissant sur un objet est aussi le poids de cet objet. Quand tu montes sur une balance, l'échelle lit combien de gravité agit sur votre corps. La formule pour déterminer le poids est [source :Kurtus] :
poids =m * g
où m est la masse d'un objet, et g est l'accélération due à la pesanteur. Accélération due à la gravité sur Terre, est de 9,8 m/s² -- il ne change jamais, quelle que soit la masse d'un objet. C'est pourquoi si tu laissais tomber un caillou, un livre et un canapé sur un toit, ils avaient touché le sol en même temps.
Pour des centaines d'années, La théorie de la gravité de Newton était à peu près la seule dans la communauté scientifique. Cela a changé au début des années 1900.
Albert Einstein a appelé la gravité une distorsion de la forme de l'espace-temps. Photo de Keystone/Getty Images Albert Einstein, qui a remporté le prix Nobel de physique en 1921, a contribué à une théorie alternative de la gravité au début des années 1900. Cela faisait partie de sa célèbre théorie de la relativité générale, et cela offrait une explication très différente de la loi de la gravitation universelle de Newton. Einstein ne croyait pas du tout que la gravité était une force; il a dit que c'était une distorsion dans la forme de l'espace-temps, autrement connu comme « la quatrième dimension » (voir Comment fonctionne la relativité restreinte pour en savoir plus sur l'espace-temps).
La physique fondamentale stipule que s'il n'y a pas de forces externes à l'œuvre, un objet voyagera toujours dans la ligne la plus droite possible. Par conséquent, sans force extérieure, deux objets voyageant le long de chemins parallèles resteront toujours parallèles. Ils ne se rencontreront jamais.
Mais le fait est, ils se rencontrent. Les particules qui commencent sur des chemins parallèles finissent parfois par entrer en collision. La théorie de Newton dit que cela peut se produire à cause de la gravité, une force attirant ces objets les uns aux autres ou à un seul, troisième objet. Einstein dit également que cela se produit en raison de la gravité - mais dans sa théorie, la gravité n'est pas une force. C'est une courbe dans l'espace-temps.
Selon Einstein, ces objets voyagent toujours le long de la ligne la plus droite possible, mais en raison d'une distorsion dans l'espace-temps, la ligne la plus droite possible suit maintenant une trajectoire sphérique. Ainsi, deux objets qui se déplaçaient le long d'un plan plat se déplacent maintenant le long d'un plan sphérique. Et deux chemins rectilignes le long de cette sphère se terminent par un seul point.
Des théories encore plus récentes de la gravité expriment le phénomène en termes de particules et d'ondes. Un point de vue déclare que les particules appelées gravitons provoquer l'attraction d'objets les uns vers les autres. Les gravitons n'ont jamais été réellement observés, bien que. Et ni l'un ni l'autre n'a ondes gravitationnelles , parfois appelé rayonnement gravitationnel, qui sont supposément générés lorsqu'un objet est accéléré par une force externe [source :Scientific American].
Gravitons ou pas de gravitons, nous savons que ce qui monte doit redescendre. Peut-être un jour, nous saurons exactement pourquoi. Mais en attendant, nous pouvons être satisfaits de savoir que la planète Terre ne se précipitera pas de sitôt vers le soleil. La gravité le maintient en toute sécurité en orbite.
