DE L’ ATTRACTION

littérale de la gravitation , mais une telle traduction exigeait le génie de Newton ; c’est en effet ce grand homme qui , par l’observation de la loi de diminution de la pesanteur à mesure que la distance augmente , a été conduit à dévoiler le mécanisme des mouvemens des corps célestes , et est parvenu à expliquer et prévoir les phénomènes les plus composés, les changemens les plus grands , les perturbations les plus diverses qu’ils présentent. Ces objets d’étude sont entièrement du domaine de l’astronomie ; mais Newton ne s’est pas arrêté là : il reconnut bientôt que la chute des corps à la surface de la terre obéissait à la même loi que la marche des planètes, et il proclama Y attraction universelle , c’est-à-dire, qu’en supposant toutes les molécules de la matière douées d’une force d’attraètion les unes pour les autres , il rendit raison de tous les phénomènes observés.

Nous avons vu, en exposant l’idée de M. de Laplace sur la porosité des corps , que les plus savans physiciens n’ont pas cherché à restreindre les applications de la découverte de Newton, mais au contraire à lui faire porter de nouveaux fruits.

54 des CORPS EK GÉNÉRAL.

Observons avant tout que ces mots , attraction, gravitation , pesanteur , ne sont que l’expression des phénomènes sans rien décider sur la cause qui les produit, cause qui nous sera peut-être à jamais inconnue. L’attraction est-elle le résultat d’une propriété inhérente à la matière , et dans ce cas , d’où vient cette propriété? Est-elle le résultat d’un mouvement intérieur des molécules? Estelle produite même par une répulsion , etc.?

Nous retombons ici dans tout le vague des suppositions et des systèmes par lesquels on a tenté de faire connaître les causes premières de tout ce qui existe. C’est assez dire, que , prenant toujours pour guides l’observation et l’expérience , le physicien se borne à ces considérations générales , et laissant de côté les causes , étudie les phénomènes de l’attraction. L’homme n’a-t-il donc pas asséz à se glorifier de ses découvertes réelles , sans chercher à y ajouter d’avance ce que l’auteur de toutes choses a peut-être voulu lui cacher pour jamais?

Les phénomènes de l’attraction sont de deux sortes : les uns identiques avec ceux des corps célestes , dont ils sont une conti-

nuation , un effet sur le globe que nous habitons et sur tous les corps qui en font partie, sont le résultat de l’attraction à distance, c’est-à-dire , de la gravitation de toutes les > molécules matérielles les unes vers les autres : ils comprennent la pesanteur proprement dite. Les autres, qu’on regarde généralement comme une modification de cette attraction , ne se manifestent qu’au contact ou à de trèspetites distances ; on les désigne sous le nom d' attraction moléculaire , d 'affinité, de force de cohésion ; nous aurons à examiner sous ce rapport les phénomènes capillaires et ceux du frottement. Lorsque cette attraction , sans doute plus forte entre certaines molécules , plus faible entre d’autres , produit les cliangemens de combinaison des corps, elle devient l’objet des recherches de la chimie.

Article premier.

De la pesanteur et de la chute des graves.

Les corps considérés par rapport à la pe- * santeur , prennent le nom de graves , d’où les mots de gravité et de gravitation pour ex-

56 DES CORrS EN GÉNÉRAL,

primer l’obéissance à cette force et cette force elle-même. Par rapport à notre globe , la gravitation ou la pesanteur est cette propriété en vertu de laquelle les corps abandonnés à eux-mêmes se précipitent vers la terre. Si nous observons d’abord quelle direction ils suivent dans cette chute , nous reconnaîtrons que c’est celle du fl à plomb , c’est-à-dire qu’elle est toujours perpendiculaire à la surface des eaux dormantes, en sorte qu’elle se dirige constamment vers le centre du globe; en effet, les géomètres ont démontré qu’une sphère , dont toutes les molécules seraient douées d’une force d’attraction , devrait agir comme si cette force résidait en entier à son centre.

L'action de la pesanteur s’exerce sur tous les corps solides , liquides et gazeux , et lors même qu’ils paraissent dans quelques circonstances violer ses lois , ils offrent la démonstration la plus complète de leur généralité. Ainsi certains gaz remontent au lieu de tomber vers la terre, certains corps se maintiennent en équilibre dans Y atmosphère , parce que l’air au milieu duquel ils se trouvent est plus pesant qu’eux, c’est-à-dire offre

plus de masse sous le même volume. Il en est de même d’une boule de liège , d’un morceau de bois plongés dans l’eau; du fer, de beaucoup d’autres métaux plongés dans le mercure. Ces liquides obéissant à la pesanteur aussi bien que ces corps , les forcent de remonter à leur surface, parce qu’ils sont plus pesans qu’eux.

Malgré que ces phénomènes soient exactement semblables , on ne doute guère de la pesanteur des solides et des liquides , tandis que celle de l’air a long-temps été niée , et que le vulgaire se persuade avec peine l’existence et le poids d’un coips qu’il ne voit pas, dont ordinairement il ne sent pas la charge.

Nous verrons plus tard qu’elle est cependant fort considérable, et nous apprendrons à la mesurer; mais comment pouvait-on douter qu’un corps qui , dans les tempêtes , déracine les arbres , renverse les édifices , qui soutient tant d’oiseaux dans leur vol, ne soit soumis à la pesanteur ? Au reste , on le prouve maintenant directement, en faisant le vide dans un ballon de verre ^ car ce ballon suspendu nu plateau d’une balance (fig. 2), devient plus

pesant et rompt l’équilibre dès qu’on y laisse rentrer l’air.

La pesanteur exerçant son action sur toutes les molécules matérielles, doit être considérée comme agissant à chaque instant également sur toutes celles qui sont placées à la même distance de son centre d’action, quel que soit d’ailleurs l’état d’agrégation ou de combinaison, la forme, l’espace occupé par ces molécules. La résistance des milieux que traversent les corps dans leur chute , est donc la seule cause des différences que la pesanteur présente dans ses manières d’agir sur eux. Ainsi, sans la résistance de l’air, une plume et une balle de plomb tomberaient nécessairement avec une vitesse égale , puisque si le nombre des molécules est différent dans ces deux corps, chaque molécule n’en sera pas moins animée d’une même vitesse, et par conséquent la vitesse commune ne sera ni augmentée ni diminuée. Mais d’ailleurs , faisons le vide dans un tube de verre d’environ deux mètres de longueur , dans lequel nous aurons mis préalablement des corps de densité très-différente , tels que du plomb , de l’or , du bois ,

DE LA PESANTEUR. 5g

du papier , si nous renversons le tube, nous voyons tous ces corps tomber avec une égale vitesse et arriver en même temps au fond, lorsque le vide a été bien fait : car si nous y laissons pénétrer une certaine quantité d’air, ces corps arriveront successivement en raison de leur densité ; les moins denses qui , relativement à leur poids , ont le plus de surface, arrivant les derniers.

On ne doit donc pas confondre la pesanteur d’un corps avec ce qu’on appelle son poids ; la pesanteur se mesure par la vitesse qu’elle imprime à chaque molécule , elle est donc indépendante du volume, de la masse, en un mot, du nombre des molécules; elle est invariable dans un même lieu , a une même hauteur, ainsi que nous l’expliquerons tout à l’heure ; le poids d’un corps est au contraire la mesure de l’effort necessaire pour le soutenir et l’empêcher de tomber; c’est la mesure de la pression qu’il exerce sur les corps placés au-dessous de lui. Le poids dépend de la quantité de matière que le corps renferme , il est donc proportionnel à la masse , et indépendant du 'volume ; mais la comparaison du poids d’un corps avec ce-

lui d’un autre sous un volume égal , constitue la densité ou la pesanteur spécifique , plus exactement le poids spécifique des corps , qui est le rapport du poids absolu d’un corps au poids absolu d’un autre corps pris pour unité ou terme de comparaison , l’un et l’autre ayant le même volume. Nous % nous occuperons ailleurs des moyens que l’expérience fournit pour déterminer la densité.

Ainsi il nous reste à examiner quelle est la vitesse de la cliute des graves , et à mesurer cette vitesse ; à dire pourquoi elle n’est pas la même dans tous les lieux de notre globe , enfin à faire voir que ce n’est pas plus la terre qui attire les corps , que les corps qui attirent la terre , c’est-à-dire que la force de la pesanteur réside dans toutes les molécules matérielles , et s’exerce toujours par des actions réciproques.

Les corps en tombant librement , acquièrent un mouvement uniformément accéléré , et Newton a prouvé que c’était la même force diminuée en raison inverse du carré de la distance, qui maintenait la lune dans son orbite. Cette force de la pesanteur à Paris , fait parcourir à un corps abandonné à lui-

DE LA. PESANTEUR. 6l

même d’un lieu élevé, i 5 pieds j- Q ( 4 - m 9044*) dans la première seconde ; cet espace parcouru croît ensuite successivement comme les carrés des temps , c’est-à-dire que pour un temps simple, double, triple, quadruple, etc., les espaces parcourus sont comme les nombres i, 4, 9, 16, etc. (fig. 1 1). La même loi retarde le mouvement des corps lancés en l’air, c’est-à-dire que l’espace qu’ils parcourent décroît dans la même proportion , et il doit en être ainsi, puisque le projectile est sans cesse sollicité par la pesanteur dans une direction contraire à celle qui lui a été imprimée. On ne s’étonnera donc plus de la violence d’une chute faite d’un lieu élevé, et on comprendra pourquoi un corps lancé en l’air retombe bientôt avec une vitesse de chute égale à la force d’impulsion.

L’accélération de la vitesse dans la chute des corps, n’est rigoureusement telle que nous venons de l’indiquer que dans un espace vide d’air ; car la résistance de ce fluide diminue la vitesse du mobile suivant une loi très-compliquée. Le calcul donne cependant les moyens d’en tenir compte , et il apprend qu’elle croît très-rapidement , avec la yitesse;

un boulet de canon qui pourrait être lancé à douze lieues sans la résistance de l’air, atteint à peine au-delà d’une lieue en traversant l’atmosphère. Le mouvement d’un volant , d’un papier , d’un éventail au travers de l’air , nous offre encore cette résistance agissant d’une manière très-énergique.

L’observation et le calcul avaient déjà fait découvrir à Galilée la loi d’accélération que nous venons de mentionner ; mais il était difficile d’étudier les détails de cette loi , et de la pendre manifeste à tous les yeux. La machine d’Atwood (fig. 3), en ralentissant l’action de la pesanteur , sans changer sa nature , a facilité cet examen. C’est une poulie portée par une colonne haute d’environ six pieds, et sur la gorge de laquelle est passé un fil de soie assez fin pour que son poids puisse être considéré comme nul ; aux extrémités de ce fil sont deux poids parfaitement égaux, PP'. Il est évident que dans cet état , en quelque position qu’on les place , les deux poids se feront équilibre. A côté de la colonne est fixée une grande règle R , divisée en parties égales , et qui doit servir à mesurer les espaces parcourus. Si dans cet état nous plaçons sur le

poids P un petit poids supplémentaire p , l’équilibre sera rompu, les poids se mettront en mouvement , et le poids surchargé , au bout d’une seconde, se trouvera au point i de la division, au bout de la deuxième seconde il se trouvera au point 4 , au bout de la troisième au point 9, puis au point 16, etc., enfin , en suivant la loi des carrés des temps. Dans la vraie machine d’Atwood , à l’instrument est ajouté une pendule à secondes H > et l’axe de la poulie est porté par un système de plusieurs roues afin de diminuer le frottement.

La meme machine sert à prouver qu’une force accélératrice, lorsqu’elle cesse d’agir, fait parcourir au corps qui lui était soumis, uniformément et dans le même temps , un espace double de celui qu’il a parcouru ; pour cela il suffit d’ajouter à la règle un an- ' neau a qui laissera passer le poids principal, mais arrêtera le poids supplémentaire ; alors on verra que si le corps a déjà parcouru 4 divisions , il en parcourra uniformément 8 dans le même temps , jusqu’à ce qu’il soit arrivé sur le support.

La pesanteur varie en raison de la distance

au centre du globe, elle n’est donc pas la même dans tous les lieux de la terre ; elle est à son minimum à l’équateur , et à son maximum aux pôles. Cette différence a deux causes : la première est l’effet de la force centrifuge beaucoup plus puissante à l’équateur; la seconde, qui n’est que le résultat de la première, est l’aplatissement de la terre aux pôles ; car nous ayons vu que la pesanteur qui agit du centre de la terre, diminue d’intensité à mesure qu’on s’éloigne de ce centre ; or , les pôles étant aplatis , sont rapprochés du centre : la pesanteur doit y être plus considérable, tandis que le contraire a lieu pour l’équateur. C’est de cette observation de la diminution de la pesanteur, que Newton avait conclu la quantité de l’aplatissement de notre globe, exemple de la fécondité * d’une observation lorsqu’elle tombe entre les mains d’un homme de génie! On a trouvé l’intensité de la pesanteur un peu moindre sur les hautes montagnes qu’au niveau de la mer : il est évident que cet effet tient à la même cause.

La force de l’attraction qui se manifeste par la pesanteur et dont celle-ci n’est <jue

la conséquence , ne réside pas seulement dans notre globe; elle appartient à toutes les molécules des corps , et c’est le résultat commun de l’attraction de toutes ces molécules, qui dirige constamment la pesanteur vers le centre de la terre. Déjà nos astronomes, dans la mesure du méridien en Amérique , avaient constaté que les hautes montagnes faisaient dévier leurs instruinens de la verticale : depuis, Maskeline en Ecosse a reconnu cette influence d’une manière évidente. Mais une preuve directe de l’attraction de tous les corps est fournie par la balance de torsion inventée par Coulomb. Cet instrument, fig. 4, est essentiellement composé d’un fil métallique vertical F plus ou moins long , dont le bout supérieur est attaché à un point fixe, et dont le bout inférieur, tendu par un petit poids, porte une aiguille horizontale A B terminée par deux petites boules. Le tout est enveloppé d’une cage de verre, et la mesure des forces est facilitée au moyen de deux cadrans divisés : pour appliquer cet instrument à la mesure de l’attraction que tous les corps de la nature exercent les uns sur les

autres, proportionnellement à leur masse et réciproquement au carré de leur distance , il suffit d’amener devant les extrémités de l’aiguille et en sens opposé , deux boules C d’une matière quelconque ; aussitôt ces boules et l’aiguille s’attirent mutuellement , et, comme les premières sont immobiles, on voit l’aiguille s’en approcher jusqu’à ce que la force de torsion du fil fasse équilibre à celle de l’attraction et la fixe en ce point après une suite d’oscillations. C’est au moyen de cet instrument , et en comparant la durée des oscillations de l’aiguille avec celle du pendule , que Cavendish a trouvé que la densité moyenne du globe était cinq fois et demie plus considérable que celle de l’eau. On verra , dans le Traité de géologie , quelles conséquences on peut tirer de ce résultat sur la structure intérieure de la terre.

Article II.

De l'attraction moléculaire et de la capillarité.

Si l’on applique un corps à surface plane, comme une plaque de verre ou de marbre ,