Tube de Newton

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Un tube de Newton est un simple tube dans lequel on fait le vide, afin de pouvoir faire des expériences sans subir le frottement de l'air.

Il s'agit en général d'un cylindrique droit à base généralement circulaire de surface S, de hauteur h ~ 2 m , posé verticalement sur sa base.

Le vide est en fait une atmosphère plus ou moins dense : les pompes à vide actuelles permettent de le faire suffisamment pour montrer la célèbre Loi de Galilée (1602) :

"Tous les corps, la plume comme le plomb, ont même loi de chute."

Un dispositif permet des lâchers simultanés d'objets : plume, petits ballons rigides d'hélium, plomb, uranium 238, graine de caroube, 2 graines de caroube, feuille, pétale, fleur de pissenlit, petit pot de verre, sans le plomb, ou avec.

Certains aiment a dire que l'expérience du tube de Newton, religieusement bien menée, éveille une vocation scientifique.

Un enfant, spontanément, associe vide et non-gravité, car s'il n'y a plus d'air là-haut c'est bien parce que g n'est plus là pour le retenir: il s'est échappé « dans l'espace ». L'expérience a donc des vertus pédagogiques qui vont bien au-delà du $z = 1/2 \cdot g \cdot t^2$ . Il faut insister sur ce même loi de chute. Même un atome tombe de même; même la lumière tombe, quoique de manière relativiste. Très logiquement, si la séance est bien conduite, un enfant curieux et attentif devrait poser la question : Mais alors, pourquoi tout l'air n'est pas déjà tombé au sol? Le professeur a alors bien exploité cette célèbre expérience.

En 1915, Einstein posera comme Principe d'équivalence de la masse inerte et de la masse grave la loi de Galilée de 1602, et en raisonnant comme à son habitude sur les conséquences ultimes de ce postulat, il inventa les équations d'Einstein de la Relativité Générale, qui est surtout en réalité, une théorie de la gravitation en géométrie riemannienne.

Lorsqu'on lâche des corps différents dans l'air, ils arrivent au sol d'une manière non uniforme et leurs trajectoires sont différentes : la chute de ces corps est non libre. Cette différence de trajectoire et de vitesse est due à l'effet de l'air sur ces corps.

Un corps est en chute libre si il est uniquement soumit a l'effet de son poids. Le mouvement d'un corps en chute libre sans vitesse initiale est rectiligne uniformément varié défini par les relations :

x= 1/2.g·t² et v = g·t