Gravité (ou gravitation)

La gravité, également appelée gravitation, est une force qui existe entre tous les objets matériels de l'univers. La gravité a tendance à attirer les objets et les particules de masse non nulle les uns vers les autres. La gravité agit sur des objets de toutes tailles, des particules subatomiques aux amas de galaxies. Elle agit également sur toutes les distances, qu'elles soient petites ou grandes. La gravitation est l'un des phénomènes les plus étudiés en physique. Isaac Newton a décrit son comportement avec la célèbre loi de la gravitation universelle. Newton a émis l'hypothèse que la force de gravité entre deux objets sphériques quelconques de densité uniforme est directement proportionnelle au produit de leurs masses, et inversement proportionnelle au carré de la distance entre leurs centres. Cette loi stipule que si la masse de deux objets est m1 ou m2, et que leurs centres sont séparés par une distance d, la force gravitationnelle (f), entre eux, est déterminée par les formules suivantes :

où k est une constante qui dépend des unités spécifiées pour m1, m2, d et f. Les théories de Newton sur la gravitation ont été modifiées au 20e siècle lorsqu'Albert Einstein a élaboré la théorie générale de la relativité. Einstein a constaté que la nature de la force de gravité est la même que la nature de la force exercée sur tout objet qui subit une accélération. Ce principe est appelé le principe d'équivalence. Mathématiquement, il a également prouvé que le champ gravitationnel pouvait provoquer des distorsions dans le temps et l'espace. Ces hypothèses ont été validées par l'expérimentation.

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f = km1m2/d2

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Longtemps considérées comme existantes avant d'être détectées, les ondes gravitationnelles ont fait l'objet d'une première hypothèse dans la théorie générale de la relativité d'Einstein, qui prévoyait qu'une masse en accélération émettrait des ondes gravitationnelles en perdant de l'énergie. Le 11 février 2016, David Reitze, directeur exécutif de LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) a signalé que les chercheurs avaient détecté des ondes gravitationnelles. Selon Reitze, ces ondes ont été créées par la fusion de deux trous noirs, dont l'un avait la masse de 29 soleils et l'autre de 36. Cette découverte apportera une grande quantité d'informations sur l'univers, sa matière et son énergie, ainsi que des applications pratiques.

Un champ gravitationnel entoure chaque objet dans l'univers. L'intensité de ce champ est directement proportionnelle à la masse de l'objet, et inversement proportionnelle au carré de la distance par rapport à son centre (pour tout point extérieur à l'objet lui-même). Ainsi, le champ gravitationnel du soleil est globalement plus fort que celui de la terre, et le champ gravitationnel de la terre est plus fort à proximité d'une personne debout à la surface qu'à l'altitude d'un satellite en orbite. Néanmoins, le champ gravitationnel entourant tout objet s'étend indéfiniment dans toutes les directions. Chaque particule de l'univers exerce une attraction gravitationnelle sur toutes les autres particules. Ce fait est crucial pour élaborer des théories sur le comment et le pourquoi de la création de l'univers, sur son évolution, ainsi que sur son destin.