Il y a des questions que l'humanité s'est toujours posées. L'une d'entre elles, vieille comme le monde, concerne la physique, et plus particulièrement la façon dont les objets tombent.
Gravité, poids, vitesse: pendant des siècles, nos ancêtres étaient partis sur une fausse piste. Jusqu'à ce que Galilée intervienne puis, quelques siècles plus tard, qu'une petite expérience sur la Lune lui donne enfin raison.
Dans l'Antiquité, Aristote avança une théorie qui fit pendant longtemps l'unanimité: une boule de fer tombe 100 fois plus rapidement qu'une autre boule 100 fois plus légère. Autrement dit, si on lâche deux objets en même temps, le plus lourd se déplacera vers le bas avec une plus grande vitesse que le plus léger.
Une pierre a donc une force gravitationnelle nettement plus grande qu'une plume par exemple (il n'y a qu'à les soupeser pour sentir la différence) et touchera donc le sol en premier si on les lâche simultanément. On aurait pu s'arrêter ici, si Galilée n'avait pas montré que tout ceci était faux.
Une fois grimpé au sommet de la tour de Pise, en Italie, le physicien lâcha deux boules similaires à celles décrites par Aristote et, surprise, les deux boules arrivèrent quasiment en même temps sur le sol.
Pour l'italien, pas de doute possible: la gravité agit de façon égale sur tous les objets, peu importe le poids de ces derniers. Il fallut attendre 1971 et la mission lunaire Apollo 15 pour le prouver de manière flagrante.
À cette époque, le commandant David Scott, qui foulait alors le sol lunaire, s'est lancé dans une expérience qu'auraient sans aucun doute rêvé de faire Galilée et Aristote: il prit un marteau d'1,32 kg et une plume de 0,03 kg, puis les lâcha au même moment.
Résultat: la plume et le marteau touchèrent le sol en même temps. Pourquoi? Parce que comme le pensait Galilée, la gravité agit de façon égale sur tous les corps, et le décalage qu'il peut y avoir sur terre dans la chute des objets serait en fait dû à la simple résistance de l'air.
L'air de rien
Certes, la force d'attraction est différente sur la Lune. Mais le problème n'est pas là, explique Wired. La vraie différence entre lâcher un objet sur notre satellite et sur Terre réside dans la présence ou non d'atmosphère. La présence ou non d'air.
Quand un corps tombe, la force gravitationnelle le tire vers le bas, tandis que l'air résiste au mouvement de l'objet et le pousse vers le haut –une force appelée «traînée». En présence d'air, comme sur terre, il peut donc y avoir un décalage au moment où deux objets percutent le sol.
En absence d'air en revanche, comme sur la Lune, objets lourds comme légers touchent la surface en même temps. C'est exactement ce que disait Galilée. La gravité agit de façon égale sur tous les corps et, peu importe leur masse ou le matériau dont ils sont faits, ils tombent à la même vitesse. Un phénomène appelé «Principe d'équivalence».
Une petite expérience proposée par Wired et que vous pouvez faire chez vous, aurait pu montrer à Aristote qu'il était quelque peu sur une fausse piste, lui qui déclarait que les objets les plus lourds touchaient toujours le sol avant les plus légers.
Prenez deux petits bouts de papier. Froissez en un en boule et laissez l'autre tel quel, puis laissez les tomber au même moment. Les deux objets, qui sont censés avoir la même masse et la même force gravitationnelle, ne toucheront pas le sol simultanément: Aristote n'avait peut-être pas de papier à portée de main.
