La Lune en chute libre...
... Le ciel nous tombe-t-il sur la tête?
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Non, ne fuyez pas, vous n'iriez pas bien loin...
Vous découvrirez dans cet article que la chute libre n'implique pas toujours un contact avec le sol. En effet, les scientifiques sont formels : la Lune est en perpetuelle chute libre. Mais alors, il y a un hic! Comment la Lune peut elle subsister en chute libre sans jamais heurter la Terre?
Tout d'abord, qu'est-ce qu'une chute libre? Au sens physique du terme, la chute libre est le mouvement d'un corps (objet) soumis uniquement à son poids [kesako?].
Au quatrième siècle avant Jesus Christ, le philosophe Aristote tente d'apporter une explication : il distingue les objets du monde 'permanent' dits supra-lunaires (la Lune elle-même et les ce qui subsiste au-delà) et qui suivent des trajectoires circulaires des objets 'corrompus' dits sublunaires. Cette première approche issue de l'observation sera rapidement critiquée.
De nos jours, les Hommes de sciences optent pour une physique universelle, qui s'applique en tout point de l'univers. La réponse à notre question est alors légèrement plus complexe :
Imaginons un lanceur de balles de tennis. Celui-ci envoi des balles horizontalement, à hauteur. Si le réglage de vitesse de la balle est faible [resp. élevé], cette dernière chutera rapidement [resp. lentement]. La distance parcourue avant d'heurter le sol est alors proportionelle à la vitesse.
Considerons desormais cette même situation en incluant la courbure de la surface terrestre. Nous pouvons imaginer un réglage tel que la balle chute en suivant cette courbure; la balle tombe en quelque sorte en même temps que la Terre se courbe. La balle trace alors un cercle concentrique (de même centre) que la Terre.
C'est approximativement ce qui se passe entre la terre et la Lune : cette dernière à reçu lors de sa création une vitesse initiale en parfaite correlation avec sa masse.
C'est donc certain, la Lune est en chute libre, mais ne craignez-rien, le ciel ne nous tombera pas [tout de suite] sur la tête.
La trajectoire dépend de la vitesse initiale v0.
Cette dernière croît avec la distance parcourue.