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Étude de document : Newton et sa pomme
2009-2010« Le plus grand génie de tous les temps et de tous les pays ». C'est avec ces mots que François Arago définit Isaac Newton, l'un des plus célèbres scientifiques britanniques.
En 1661, il entre à l'âge de 18 ans au Trinity college de Cambridge (il y restera 40 ans). En 1665, une épidémie de peste se déclare à Londres, et Newton interrompt ses études et se réfugie dans la campagne anglaise durant deux années. C'est pendant cette période qu'il fait ses plus grandes découvertes.
La légende veut que ce soit en observant la chute d'une pomme dans son jardin qu'il eut l'idée de la théorie de la gravitation universelle : comme la pomme, la
lune devrait tomber sur la Terre, mais son mouvement la fait perpétuellement tomber « à coté » de la Terre. Sa vitesse lui permet d'être en orbite autour de notre planète. C'est la même force qui fait tomber la pomme et qui maintient la Lune sur son orbite : sans elle, la Lune partirait en ligne droite.
Newton imagine alors de lancer une pierre avec une vitesse horizontale de plus en plus élevée : la pierre retomberait de plus en plus loin et il arriverait un moment où sa trajectoire se courberait pour suivre le contour de la Terre : elle deviendrait alors un satellite de notre planète comme la Lune.
En 1687, Newton publie son ouvrage Philosophiae naturalis principia mathematica, dans lequel il énonce entre autres sa théorie de l'attraction gravitationnelle universelle : Les corps s'attirent mutuellement avec une force proportionnelle à leur masse et inversemment proportionnelle au carré de la distance qui les sépare.
Questions :
1- Quelle est la cause commune du mouvement de la Lune et de celui de la pomme qui tombe ? 2- Pourquoi la Lune ne tombe-t-elle pas sur la Terre ?
3- Dans son raisonnement, Newton parle de gravitation « universelle ». Qu'est-ce qui selon lui, justifie ce qualificatif ?
« L'attraction qui attire la pomme vers le sol ne peut pas limiter ses effets à la hauteur du pommier : elle agit aussi au sommet des montagnes ! Pourquoi ne s'etendrait-elle pas jusqu'à la Lune ?
Ainsi la Lune et la pomme seraient toutes deux « captives » de la Terre ! Et si le Soleil maintenait de manière analogue, l'ensemble des planètes sur leur orbite ? Alors la loi d'attraction serait universelle : elle s'appliquerait aussi bien à une pomme qu'au Soleil »
Isaac Newton
