DIRECTION ET NATURE DE LA PESANTEUR

59. Définition de la pesanteur. — Nous avons déjà dit que tous les corps qui sont à la surface de la Terre tombent vers le sol dés qu'ils ne sont plus appuyés ou soutenus. La cause de ce mouvement est une force dont on ne connaît à priori ni l'origine, ni la nature : on l'appelle pesanteur.

Tout ce que la simple observation des faits a appris sur la pesanteur, c'est qu'elle s'exerce sur tous les corps solides et liquides, dans quelques conditions qu'ils se trouvent placés : on a exprimé depuis longtemps ce fait général en disant que ces corps sont pesants. Il a fallu l'intervention de l'expérience pour démontrer que les gaz sont aussi des corps pesants. Et, si certains corps ne paraissent pas tomber, comme les nuages qui planent dans l'atmosphère et la fumée ou les aérostats qui s'y élèvent, cela tient pré- “iément à ce que l'air est pesant et qu'il exerce sur tous les corps qui y sont plongés une poussée verticale, qui est tantôt égale, tantôt supérieure à l'action directe de la pesanteur.

Quant aux caractères mécaniques de cette force, à sa nature et à son origine physiques, on n'a pu les déterminer que par une étude expérinentale et rationnelle de ses effets.

40. Direction de la pesanteur. — Fil à plomb. — La force de la pesanteur sera complètement déterminée quand on connaitra sa direction en un lieu donné, son point d'application sur un corps quelconque et l'intensité de son action.

Nous allons en chercher tout d’abord la direction.

La direction de la force, en un lieu quelconque, sera donnée exactement par la trajectoire que suivrait un corps pesant en

SASOT-AMASEUVRIER. és

o+ PESANTEUR.

tombant librement dans ce lieu. Un fixe cette trajectoire dans l'atmosphère, on la matérialise en quelque sorte, à l’aide d'un appareil très employé dans les arts et les métiers sous le nom de fil à plomb.

D se compose d'un fil parfaitement flexible auquel est suspendue une petite balle de plomb (fig. 13). Ce fil, étant fixé par son extrémité supérieure et abandonné à lui-même, prend naturellement,

lorsqu'il est en équilibre, la direction de la pesanteur. En effet, à cause de sa flexibilité, il suit exactement la direction que lui imprime le corps pesant. laquelle est la direction de la chute libre, | et par conséquent de la pesanteur.

La direction de la pesanteur est donc définie expérimentalement par le fil à plomb en équilibre; elle est définie géométriquement par cette | propriété du fil à plomb : La direction d’un fil | à plomb en équilibre est normale à la surface | libre des eaux tranquilles ou des liquides en équilibre. La vérification de cette propriété est fon-

è dée sur une conséquence des lois de la réflexion de la lumière, que nous admettrons pour le moment : ‘

L'image d'une droite lumineuse, donnée par une surface plane réfléchissante, est une droite symétrique de la première par rapport au plan du miroir.

Or, si un fil à plomb OA, suspendu au-dessus d'un bain de mercure (fig. 14), est normal à la surface plane du liquide, son image vue dansle mercure ne pourra lui être symétrique qu'en se mettant exactement sur son prolongement. Il est facile de s’en assurer. Un observateur n'a qu'à placer un second fil à plomb IB entre son œil et le fil OA, de manière à cacher complètement ce dernier : il constatera que l'image du fil est cachée en mème temps que le fil lui-même; donc cette image est comprise dans le plan déterminé par les deux fils parallèles OA et 1B. — En prenant une autre position par rapport au fil OA, l'observateur arrivera au mème résultat, c'est-à-dire qu'il pourra cacher à la fois le fil OA et son image par l'interposition du fil IB : donc cette image est également comprise dans le nouveau plan déterminé par OA et la nouvelle position de IB. Cette image, devant se trouver à la fois dans les deux plans, coïncide avec leur intersection, laquelle est précisément OA ; donc l'image de OA est sur le prolongement même de OA : donc la direction de OA est normale à la surface plane du mercure,