Bonsoir à tous,
Une autre expérience intéressante et dont le résultat peut surprendre est celle que l'on nomme
l'expérience de galilée. La question est : cette expérience a-t-elle vraiment été réalisée, ou est-elle une légende, comme la fameuse pomme de Newton ?
Toujours est-il que Galilée aurait laissé tomber plusieurs objets, de masses différentes, du haut de la tour de Pise afin d'étudier la chute des corps. Il aurait ainsi découvert un fait étonnant :
deux objets lâchés d'une hauteur H mettront le même temps T pour parvenir jusqu'au sol. Ce résultat est loin d'être évident, et est en totale contradiction avec ce que l'on croyait auparavant, en s'appuyant sur la théorie d'Aristote. Selon ce dernier, un objet lourd tombera plus vite qu'un objet léger.
Minute... Galilée s'est forcément trompé, me direz-vous. Il est évident qu'un objet lourd
doit tomber plus vite qu'un objet léger : si je lâche de la même hauteur un marteau et une plume d'oie, il est évident que le marteau va toucher le sol avant la plume d'oie. Comment pourrait-il en être autrement ?
Effectivement, c'est ce qui se passe, avec le marteau et la plume d'oie. A priori, la plume d'oie, plus légère, tombe moins vite que le marteau, plus lourd. Je vous propose maintenant de tenter l'expérience suivante : vous allez vous munir d'une feuille de papier format A4 et d'une balle de tennis (on ne va pas utiliser encore une fois le marteau, les voisins du dessous se sont plaints). Lâchez les deux objets de la même hauteur. Qui touche le sol en premier ? Maintenant, froissez la feuille de papier de façon à en faire une boulette. Lâchez maintenant la boulette de papier et la balle de la même hauteur. Que se passe-t-il maintenant ?
Comment expliquer cette différence de résultat ? Lorsqu'on froisse la feuille, la masse de celle-ci ne change pas. Pourquoi alors tombe-t-elle plus vite, alors qu'elle est toujours aussi légère ? Tout simplement parce que nous baignons en permanence dans un fluide : l'air. Les objets qui tombent à la surface de la Terre ne sont pas réellement en chute libre : ils subissent des frottements dûs à l'air. La valeur de ces forces de frottements dépend de la vitesse de l'objet, ainsi que de sa forme. La situation n'est donc pas la même pour une feuille de papier (qui va offrir une grande surface) que pour une balle de tennis. D'ailleurs le comportement n'est pas le même : la balle va chuter en ligne droite, la feuille va tomber en "tourbillonnant". Lorsque la feuille est froissée, elle offre une surface moindre, et les frottements sont moins importants. C'est pourquoi le résultat de Galilée nous semble contre intuitif : selon notre expérience quotidienne, les objets ne tombent pas à forcément à la même vitesse.
Comment vérifier ce qui se passerait en l'absence de frottements, c'est-à-dire en l'absence d'air ? Ben, en enlevant l'air, pardi ! Ce qui est plus facile à dire qu'à faire... D'où l'idée d'utiliser un tube de verre hermétique dans lequel on pourra faire le vide : le
tube de Newton. Techniquement, ça ressemble à ça :
(image provenant de ce site présentant d'autres instruments intéressants)
Le tube comporte un robinet (en bas sur la photo). A l'intérieur, il y a divers objets : bille, plomb de chasse, petits bouts de papier, etc...
Si le robinet est ouvert, le tube est plein d'air. Si on le retourne, on va voir les petits objets qu'il contient tomber à des vitesses différentes : la bille tombera plus vite que le bout de papier, comme on l'observe normalement.
En utilisant une pompe pour aspirer l'air à l'intérieur du tube, on va y créer le vide. On referme alors le robinet afin que l'air de la pièce ne rentre pas dans le tube pour combler le vide. Si maintenant on retourne le tube, on verra les objets tomber à la même vitesse. Notamment, on verra le petit bout de papier tomber comme une pierre. La différence de comportement entre la situations "tube plein d'air" et "tube plein de vide" (plein de vide ? C'est français, ça ?) est vraiment visible, et est très surprenante. Même des élèves des classes scientifiques des lycées sont vraiment très surpris par ce qu'ils voient.
Comme tout le monde n'a pas de tube de Newton et de pompe à vide à la maison, je vous propose une petite vidéo. Je n'en ai malheureusement pas trouvé en
streaming, et il vous faudra la télécharger
sur cette page (rubrique Mécanique). J'ai aussi trouvé une simulation de l'expérience
sur cette page (les deux autres animations sont intéressantes aussi).
Pour finir, il faut savoir que cette expérience a été réalisée à plus grande échelle en 1971 : sur la Lune. La Lune étant en effet dépourvue d'atmosphère, une plume et un marteau y tombe exactement à la même vitesse, comme ont pu le démontrer les astronautes de la mission Apollo 15 :
A lire aussi,
une autre page intéressante sur la chute des corps
@+
(Modifié par Kweeky le 23-05-2008 à 23:50)
Le 23 mai à 23:44 #
) complètement incroyable pour un "scientifique" (il soutenait certaines théories sans aucune preuve, juste pour avoir raison) et d'attaques pernicieuses contre l'Eglise et ses représentants (rédaction de pamphlets satiriques où les noms étaient modifiés mais où on reconnaissait bien les personnages). Une chose est certaine : faut pas voir en lui une victime passive.
) 
43 ans.
37 ans.
