Lâchez un stylo. Il tombe par terre. Assez simple, n’est-ce pas ? Pourtant, dès que l’on demande pourquoi — pas seulement « la gravité » en une seule réponse, mais réellement pourquoi — les choses deviennent bien plus intéressantes que ce que la plupart des gens imaginent.

Car la véritable réponse implique des siècles d’idées fausses, une expérience très célèbre sur la Lune et un nombre, 9,80, qui régit chaque objet en chute libre sur Terre.

<h3>Ce que fait réellement la gravité</h3>

La gravité est la force qui attire tous les objets vers le centre de la Terre. Lorsqu’un objet est lâché ou lancé, cette force agit sur lui immédiatement et continuellement. Ce que produit cette force, ce n’est pas la vitesse, mais l’accélération. L’accélération signifie que la vitesse de l’objet continue d’augmenter pendant sa chute. Plus la chute dure longtemps, plus l’objet va vite. Sur Terre, l’accélération due à la gravité a une valeur moyenne de 9,80 mètres par seconde carrée, généralement notée g. Cela signifie qu’à chaque seconde où un objet est en chute libre, il gagne 9,80 mètres par seconde de vitesse supplémentaire. Après une seconde, il se déplace à 9,80 m/s. Après deux secondes, à 19,60 m/s. Et ainsi de suite, sauf si la résistance de l’air ou le sol s’en mêle auparavant.

<h3>La direction qui définit le « bas »</h3>

La gravité ne fait pas seulement tomber les objets ; elle définit littéralement ce que nous entendons par « bas ». « Bas » signifie vers le centre de la Terre. Comme la gravité tire toujours dans cette direction, les objets tombent toujours de cette manière, peu importe l’endroit de la planète où ils se trouvent. L’accélération due à la gravité est dirigée vers le bas, c’est pourquoi elle reçoit une valeur négative lorsque les physiciens établissent des équations en considérant le haut comme positif. Une pierre lancée vers le haut subit toujours une accélération vers le bas tout au long de son trajet. Sa quantité de mouvement vers le haut diminue progressivement, s’arrête au sommet, puis s’inverse pour devenir une chute, le tout parce que la gravité n’a jamais cessé d’agir.

<h3>Pourquoi les objets plus lourds ne tombent pas plus vite</h3>

Pendant environ mille ans, la plupart des gens ont cru à l’affirmation d’Aristote selon laquelle les objets plus lourds tombent plus vite que les plus légers. Cela semble logique. On pourrait penser qu’une boule de bowling devrait atteindre le sol avant une balle de tennis. Mais Galilée a prouvé que c’était faux, et cette démonstration a été confirmée de manière spectaculaire par l’astronaute David Scott sur la Lune en 1971 — là où il n’y a pas de résistance de l’air — en lâchant simultanément un marteau et une plume. Les deux ont touché la surface exactement en même temps. La raison est que si un objet plus lourd subit une force gravitationnelle plus grande, il possède également une masse plus importante à accélérer. Ces deux facteurs s’annulent précisément, de sorte que l’accélération — g — est la même pour chaque objet, quelle que soit sa masse ou sa taille. Un ballon de plage et un avion toucheraient le sol en même temps dans le vide.

<h3>Le rôle de la résistance de l’air</h3>

Dans le monde réel, l’air oppose une résistance aux objets en chute. Cette force opposée, appelée résistance de l’air ou traînée, explique pourquoi une plume descend lentement tandis qu’un objet dense tombe rapidement. Plus l’objet est léger et peu aérodynamique, plus la résistance de l’air le ralentit par rapport à la gravité. Finalement, un objet en chute peut atteindre sa vitesse terminale — le point où la résistance de l’air équilibre exactement la traction gravitationnelle, et où l’accélération s’arrête. Les parachutistes en chute libre atteignent également ce point, c’est pourquoi ils cessent d’accélérer et flottent à une vitesse constante plutôt que de tomber de plus en plus vite indéfiniment.

<h3>La chute libre est partout</h3>

Tout objet se déplaçant uniquement sous l’influence de la gravité est dit en chute libre — qu’il tombe tout droit, suive la courbe d’un lancer ou orbite autour de la Terre comme un satellite. Tous ces mouvements impliquent le même g, la même force, la même physique. Les objets ne tombent pas parce qu’ils sont lourds, ni parce qu’ils veulent atteindre le sol, ni parce que la Terre les aspire. Ils tombent parce que la masse attire la masse, et que la Terre en possède une quantité énorme. Tout le reste en découle naturellement.