6 Août 2003

Une conséquence de l'attraction terrestre

La gravité, toute la gravité, rien que la gravité !
A proximité de la planète, tout objet est attiré vers son centre : c'est l'effet de la gravité, la force d'attraction de la Terre. S'il y a un obstacle (le sol, un immeuble, une table), celui-ci empêche l'objet d'y tomber. C'est la réaction de l'obstacle sur l'objet qui crée la sensation de poids, c'est-à-dire la pesanteur. S'il n'y a aucun obstacle, l'objet tombe sans s'arrêter, en chute libre, jusqu'au centre de la Terre. Durant cette chute, il n'y a donc plus de pesanteur, c'est une situation d'impesanteur.

Aussi surprenant que cela puisse paraître, la pesanteur et l'impesanteur sont des conséquences directes de l'attraction terrestre. Leur seule différence tient à la présence ou non d'un obstacle.

Figure 1 - Debouts ou assis, ces enfants ont la sensation d’être attirés vers le bas. Le sol et la chaise sont les obstacles qui les empêchent de tomber vers le centre de la Terre. Cette sensation de poids est due à la réaction du sol ou de la chaise sur leur corps. La chute de la balle est quant à elle visible car les murs et le sol, eux, ne bougent pas.

Figure 2 - Supposons que le sol se dérobe sous leurs pieds. La pièce entière se trouve précipitée jusqu’au centre de la Terre : les enfants et tous les objets tombent avec la même vitesse de chute (en admettant qu’on se trouve dans le vide) : ils n’éprouvent plus la sensation de poids, ce qui leur donne l’impression de flotter l’un par rapport à l’autre. Pourtant, ils tombent bel et bien ! Ils sont en impesanteur.


Alors pourquoi les spationautes ne retombent-ils pas sur Terre ?
Contrairement à une idée très répandue, les spationautes subissent l’attraction terrestre. Mais lors de leur mise en orbite, l’impulsion leur a été donnée avec une vitesse horizontale suffisante pour qu’ils « tombent » autour de la Terre sans perdre d’altitude, le long d’une trajectoire fermée. C’est le phénomène de satellisation : on dit qu’ils gravitent autour de la Terre. 		 
Jargon
Pesanteur et gravité : attention, danger !
La gravité est la force d’attraction qu’un astre (par exemple la Terre) exerce sur un corps quelconque qui se trouve dans sa zone d'influence . Elle diminue à mesure qu’on s’éloigne du sol, mais il n’existe aucun moyen de la supprimer artificiellement. Elle agit sans cesse, qu’on soit en état de pesanteur (assis pas terre) ou d’impesanteur (en cas de chute libre) La pesanteur est un effet direct de la gravité.
Au XVIIème siècle, Galilée montre que la vitesse des corps en chute libre dans le vide est indépendante de leur masse. En orbite autour de la Terre, les spationautes évoluent donc tous à la même vitesse, celle de 28 000 km/h, d’où une immobilité relative entre le vaisseau et ses occupants, à l’origine de leur lévitation apparente.
Expérience
La satellisation
Dessinons un disque sur un tableau. En son centre, un fil de pêche est fixé avec une punaise. A l’autre extrémité du fil, un bout de craie. Lorsqu’on écarte la craie vers le haut du disque et qu’on la relâche, elle retombe verticalement. En revanche, lorsqu’on la lance la craie autour du disque avec une vitesse suffisante, elle tourne autour, tout en restant attirée vers le centre du disque par l’intermédiaire du fil. Ce phénomène est analogue à celui observé par un satellite en orbite.

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