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Chapitre 1 • Introduction
2
1.2 BRÈVES CONSIDÉRATIONS HISTORIQUES
Faisons un état des lieux en cette fin de XIXe siècle. Il va de soi qu'une présentation
de quelques pages ne peut être que très schématique. Nous évoquons ici les grandes
théories cadres que sont : la mécanique newtonienne, l'électromagnétisme et la thermodynamique/physique statistique.
1.2.1 La mécanique newtonienne
On peut faire remonter les premiers balbutiements de la mécanique newtonienne au
début du XVIIe siècle avec la formulation du principe d' inertie par Galileo Galilei
(1564-1642). Les principes de la mécanique, dont la formulation fut rendue possible
par l' invention du calcul différentiel attribuée à Gottfried Wilhelm Leibniz ( 16461716) et Isaac Newton (1642-1727), furent établis par ce dernier (I. Newton, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, 1687).
La mécanique newtonienne, en s'appuyant sur les notions de la cinématique (position, vitesse, accélération, ... ) et celle de force, permet de prédire le mouvement des
corps solides à l'aide d'un certain nombre de lois universelles :
• Le principe d'inertie : les lois de la mécanique sont les mêmes dans tous les réf érentiels inertiels.
• Le principe d'action-réaction.
• La relation fondamentale de la dynamique (RFD) reliant l'accélération a, i.e. une
quantité cinématique, d' une particule de masse m, à la force F exercée sur celle-ci,
i.e. une quantité dynamique
2 : ma= f.
• On doit ajouter à ces trois principes une quatrième loi fondant la théorie newtonienne de la gravitation : la force d'attraction, Fe = _G~mÛr, exercée par une
masse M à l'origine, sur une masse en r = rÛr. où G ' . : : : : : ' . 6.67 x 10- 11 m 3 kg- 1 ç
2
est la constante universelle de gravitation (il semble exister une controverse entre
Newton et Robert Hooke (1635-1703) quant à la paternité de la loi en 1/r
2 ) .
La théorie newtonienne a connu des succès éclatants, principalement pour la description du mouvement des corps célestes, culminant avec la découverte de Neptune
par Urbain Le Verrier (1811-1877) grâce à l' analyse des aberrations de la trajectoire
d'Uranus. Communiquée le 31août1846 devant l'Académie des sciences de Paris,
sa prédiction de l' existence d' une nouvelle planète fut confirmée le 23 septembre par
une observation de Johann Galle.
2. Nous sommes tellement habitués à la RFD que nous en oublions à quel point celle-ci ne va pas de
soi! C'est si vrai que des propositions antérieures reliaient la force à la vitesse, ce qui est contredit par
une analyse expérimentale préci se.
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Chapitre 1 • Introduction
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1.2 BRÈVES CONSIDÉRATIONS HISTORIQUES
Faisons un état des lieux en cette fin de XIXe siècle. Il va de soi qu'une présentation
de quelques pages ne peut être que très schématique. Nous évoquons ici les grandes
théories cadres que sont : la mécanique newtonienne, l'électromagnétisme et la thermodynamique/physique statistique.
1.2.1 La mécanique newtonienne
On peut faire remonter les premiers balbutiements de la mécanique newtonienne au
début du XVIIe siècle avec la formulation du principe d' inertie par Galileo Galilei
(1564-1642). Les principes de la mécanique, dont la formulation fut rendue possible
par l' invention du calcul différentiel attribuée à Gottfried Wilhelm Leibniz ( 16461716) et Isaac Newton (1642-1727), furent établis par ce dernier (I. Newton, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, 1687).
La mécanique newtonienne, en s'appuyant sur les notions de la cinématique (position, vitesse, accélération, ... ) et celle de force, permet de prédire le mouvement des
corps solides à l'aide d'un certain nombre de lois universelles :
• Le principe d'inertie : les lois de la mécanique sont les mêmes dans tous les réf érentiels inertiels.
• Le principe d'action-réaction.
• La relation fondamentale de la dynamique (RFD) reliant l'accélération a, i.e. une
quantité cinématique, d' une particule de masse m, à la force F exercée sur celle-ci,
i.e. une quantité dynamique
2 : ma= f.
• On doit ajouter à ces trois principes une quatrième loi fondant la théorie newtonienne de la gravitation : la force d'attraction, Fe = _G~mÛr, exercée par une
masse M à l'origine, sur une masse en r = rÛr. où G ' . : : : : : ' . 6.67 x 10- 11 m 3 kg- 1 ç
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est la constante universelle de gravitation (il semble exister une controverse entre
Newton et Robert Hooke (1635-1703) quant à la paternité de la loi en 1/r
2 ) .
La théorie newtonienne a connu des succès éclatants, principalement pour la description du mouvement des corps célestes, culminant avec la découverte de Neptune
par Urbain Le Verrier (1811-1877) grâce à l' analyse des aberrations de la trajectoire
d'Uranus. Communiquée le 31août1846 devant l'Académie des sciences de Paris,
sa prédiction de l' existence d' une nouvelle planète fut confirmée le 23 septembre par
une observation de Johann Galle.
2. Nous sommes tellement habitués à la RFD que nous en oublions à quel point celle-ci ne va pas de
soi! C'est si vrai que des propositions antérieures reliaient la force à la vitesse, ce qui est contredit par
une analyse expérimentale préci se.