Astronomie 🌌

IV. Les lois du mouvement

A/ Expérience:

Lançons une bille d'acier sur une table horizontale bien lisse, elle continue en ligne droite. Si nous voulons qu'elle aille plus vite, il faut la pousser encore. Si nous voulons qu'elle aille moins vite, il faut la freiner. Donc, pourquoi s'arrêterait-elle ? Simplement parce qu'il y a une force invisible, occasionnée par les frottements sur la table et la résistance de l'air. On peut diminuer les frottements en remplaçant la table par un marbre très bien poli. Si on pouvait supprimer totalement les frottements, la bille continuerait indéfiniment en ligne droite. C'est le principe d'inertie :

Un corps, non soumis à des forces extérieures,
continue indéfiniment son mouvement uniforme en ligne droite

Ce principe a été découvert par Galilée. Vous pourrez trouver des détails dans le chapitre .

Plaçons un aimant sur la table. Plaçons ensuite la bille d'acier à quelque distance, et lâchons-la sans la lancer. La bille se met en mouvement en direction de l'aimant, elle va de plus en plus vite et fini par se coller à l'aimant. L'aimant exerce donc une attraction sur la bille.

Laissant l'aimant sur la table, lançons la bille. Pour respecter le principe d'inertie, elle devrait aller tout droit. Pour répondre à l'attraction de l'aimant, elle devrait aller vers lui. Elle va concilier les deux en suivant une trajectoire courbée.

Les planètes sont soumises à des lois semblables :

le Soleil exerce sur elles une attraction gravitationnelle, qui ressemble à l'attraction de l'aimant sur la bille ;lancée sur son orbite, la planète devrait aller tout droit pour satisfaire au principe d'inertie. Mais attirée par le soleil, sa course est infléchie, et elle tourne autour.

B/ Mouvement d'un satellite: 

A toute petite échelle, on voit la Terre plate. On lance un caillou, il va retomber un peu plus loin en décrivant une belle courbeA échelle régionale, si on lance une petite fusée, disons avec une vitesse de 5.000 km/h, elle va suivre une même trajectoire, mais plus grande. La Terre étant courbée, elle retombera beaucoup plus loin.

Enfin, si nous lançons maintenant une fusée à plus de 28.000 km/h, elle va aller tellement loin, qu'elle va passer de l'autre côté de la Terre. Et là, elle va encore tomber sur la Terre, mais celle-ci étant toute ronde se dérobe sans cesse ! Ainsi, la fusée n'arrivera plus à retomber sur la Terre, elle va devoir tourner autour... Les flèches indiquant la direction de la pesanteur sont dirigées vers le centre de la Terre.

Un satellite est donc un objet en chute libre, dont le corps attracteur se dérobe sans cesse par sa forme ronde.

Entre la première expérience et la dernière, la forme de la courbe change un peu : d'une parabole, elle passe à une ellipse. Ce changement est dû à la direction de la pesanteur : lorsqu'on peut considérer la pesanteur toujours dans la même direction, le mouvement est une parabole ; lorsque la direction de la pesanteur varie le long de la trajectoire, toujours dirigée vers le centre de la Terre, c'est une ellipse. Mais ce sont deux courbes très proches, on les appelle généralement des coniques. Ce nom générique vient de leur découverte : ellipse, parabole et hyperbole sont les courbes que l'on obtient en coupant un cône par un plan. Le cercle n'est qu'un cas particulier d'ellipse, où l'excentricité est nulle.

C/ La Gravitation Universelle:

C'est l'attraction gravitationnelle qui agit sur nous et nous plaque au sol. Autrefois, on ne se posait pas de questions : on imaginait la Terre plate, et il était évident qu'il y avait le haut et le bas. Lorsqu'on a pensé que la Terre pourrait être ronde, on ne comprenait pas comment les Chinois pouvaient marcher la tête en bas !