Étude de document : Newton et sa pomme

3e
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
Isaac Newton
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.
« 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 »
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 ?