S. f. (Physique) est cette propriété en vertu de laquelle tous les corps que nous connaissons tombent et s'approchent du centre de la terre, lorsqu'ils ne sont pas soutenus. Il est certain que cette propriété a une cause, et on aurait tort de croire qu'un corps qui tombe, ne tombe point par une autre raison que parce qu'il n'est pas soutenu. Car, qu'on mettre un corps pesant sur une table horizontale, rien n'empêche ce corps de se mouvoir sur la table horizontalement et en tout sens. Cependant il reste en repos : or il est évident qu'un corps, considéré en lui-même, n'a pas plus de penchant à se mouvoir dans un sens que dans un autre, et cela parce qu'il est indifférent au mouvement ou au repos. Donc, puisqu'un corps se meut toujours de haut en bas quand rien ne l'en empêche, et qu'il ne se meut jamais dans un autre sens à-moins qu'il n'y soit forcé par une cause visible, il s'ensuit qu'il y a nécessairement une cause qui détermine pour ainsi dire les corps pesans à tomber vers le centre de la terre. Mais il n'est pas facîle de connaître cette cause. On peut voir aux articles GRAVITE et GRAVITATION, ce que les différentes sectes de philosophes ont pensé là-dessus. Nous rapporterons seulement ici les lois de la pesanteur, telles que l'expérience les a fait découvrir.
Cette même force qui fait tomber les corps lorsqu'ils ne sont point soutenus, leur fait presser les obstacles qui les retiennent et qui les empêchent de tomber : ainsi une pierre pese sur la main qui la soutient, et tombe, selon une ligne perpendiculaire à l'horizon, si cette main vient à l'abandonner.
Quand les corps sont retenus par un obstacle invincible, la gravité, qui leur fait presser cet obstacle, produit alors une force morte, car elle ne produit aucun effet. Mais, quand rien ne retient le corps, alors la gravité produit une force vive dans ces corps, puisqu'elle les fait tomber vers la surface de la terre. Voyez FORCE VIVE.
On s'est aperçu dans tous les temps, que de certains corps tombaient vers la terre, lorsque rien ne les soutenait, et qu'ils pressaient la main qui les empêchait de tomber ; mais comme il y en a quelques-uns dont le poids parait insensible, et qui remontent soit sur la surface de l'eau, soit sur celle de l'air, comme la plume, le bois très-léger, la flamme, les exhalaisons, etc. tandis que d'autres vont au fond, comme les pierres, la terre, les métaux, etc. Aristote, le père de la Philosophie et de l'erreur, imagina deux appétits dans les corps. Les corps pesans avaient, selon lui, un appétit pour arriver au centre de la terre, qu'il croyait être celui de l'univers ; et les corps légers avaient un appétit tout contraire qui les éloignait de ce centre, et qui les portait enhaut. Mais on reconnut bien-tôt combien ces appétits des corps étaient chimériques.
Galilée qui nous a donné les véritables lois de la pesanteur, combattit d'abord l'erreur d'Aristote, qui croyait que les différents corps tombaient dans le même milieu avec des vitesses proportionnelles à leur masse. Galilée osa assurer, contre l'autorité d'Aristote (unique preuve que l'on connut alors), que la résistance des milieux dans lesquels les corps tombent, était la seule cause des différences qui se trouvent dans le temps de leur chute vers la terre, et que dans un milieu qui ne résisterait point-du-tout, tous les corps de quelque nature qu'ils fussent tomberaient également vite. Les différences que Galilée trouva dans le temps de la chute de plusieurs mobiles, qu'il fit tomber dans l'air de la hauteur de cent coudées, le portèrent à cette assertion, parce qu'il trouva que ces différences étaient trop peu considérables pour être attribuées au différent poids des corps. Ayant de plus fait tomber les mêmes mobiles dans l'eau et dans l'air, il trouva que les différences de leurs chutes respectives dans les différents milieux, répondaient à-peu-près à la densité de ces milieux, et non à la masse des corps : donc, conclut Galilée, la résistance des milieux, et la grandeur, et l'aspérité de la surface des différents corps, sont les seules causes qui rendent la chute des uns plus prompte que celle des autres. Lucrèce lui-même, tout mauvais physicien qu'il était d'ailleurs, avait entrevu cette vérité, et l'a exprimée dans son deuxième livre par ces deux vers :
Omnia quapropter debent per inane quietum
Aequè ponderibus non aequis concita ferri.
Une vérité découverte en amène presque toujours une autre. Galilée ayant encore remarqué que les vitesses des mêmes mobiles étaient plus grandes dans le même milieu, quand ils y tombaient d'une hauteur plus grande, il en conclut que, puisque le poids du corps et la densité du milieu restant les mêmes, la différente hauteur apportait des changements dans les vitesses acquises en tombant, il fallait que les corps eussent naturellement un mouvement accéléré vers le centre de la terre. Ce fut cette observation qui le porta à rechercher les lois que suivrait un corps, qui tomberait vers la terre d'un mouvement également accéléré. Il supposa donc que la cause quelle qu'elle sait, qui fait la pesanteur, agit également à chaque instant indivisible, et qu'elle imprime aux corps qu'elle fait tomber vers la terre, un mouvement également accéléré en temps égaux, en sorte que les vitesses qu'ils acquièrent en tombant, sont comme les temps de leur chute. C'est de cette seule supposition si simple que ce philosophe a tiré toute sa théorie de la chute des corps. Voyez ACCELERATION et DESCENTE.
Riccioli et Grimaldi cherchèrent à s'assurer d'une vérité que Galilée avait avancée d'après ses propres expériences : c'est que les corps en tombant vers la terre par leur seule pesanteur, parcourent des espaces qui sont entr'eux comme les carrés des temps. Pour cet effet, il firent tomber des poids du haut de plusieurs tours différemment élevées, et ils mesurèrent le temps de la chute de ces corps à ces différentes hauteurs par les vibrations d'un pendule, de la justesse duquel Grimaldi s'était assuré en comptant le nombre de ses vibrations, depuis un passage de l'étoîle de la queue du lion par le méridien jusqu'à l'autre. Ces deux savants jésuites trouvèrent par le résultat de leurs expériences, que ces différentes hauteurs étaient exactement comme les carrés des temps des chutes. Cette découverte de Galilée est devenue par les expériences le fait de Physique dont on est le plus assuré ; et tous les Philosophes, malgré la diversité de leurs opinions sur presque tout le reste, conviennent aujourd'hui que les corps en tombant vers la terre, parcourent des espaces qui sont comme les carrés des temps de leur chute, ou comme les carrés des vitesses acquises en tombant. Le père Sébastien, ce géomètre des sens, avait imaginé une machine composée de quatre paraboles égales, qui se coupaient à leur sommet ; et au moyen de cette machine dont on trouve la description et la figure dans les mémoires de l'académie des Sciences, 1699, il démontrait aux yeux du corps, du témoignage desquels les yeux de l'esprit ont presque toujours besoin, que la chute des corps vers la terre s'opère selon la progression découverte par Galilée.
Il est donc certain aujourd'hui 1°. que la force qui fait tomber les corps est toujours uniforme, et qu'elle agit également sur eux à chaque instant. 2°. Que les corps tombent vers la terre d'un mouvement uniformément accéléré. 3°. Que leurs vitesses sont comme les temps de leur mouvement. 4°. Que les espaces qu'ils parcourent sont comme les carrés des temps, ou comme les carrés des vitesses ; et que par conséquent les vitesses et les temps sont en raison sous-doublée des espaces. 5°. Que l'espace que le corps parcourt en tombant pendant un temps quelconque, est la moitié de celui qu'il parcourait pendant le même temps d'un mouvement uniforme avec la vitesse acquise ; et que par conséquent cet espace est égal à celui que le corps parcourait d'un mouvement uniforme avec la moitié de cette vitesse. 6°. Que la force qui fait tomber ces corps vers la terre, est la seule cause de leur poids, car puisqu'elle agit à chaque instant, elle doit agir sur les corps, soit qu'ils soient en repos, soit qu'ils soient en mouvement ; et c'est par les efforts que ces corps font sans cesse pour obéir à cette force, qu'ils pesent sur les obstacles qui les retiennent. Cependant, comme la résistance de l'air se mêle toujours ici-bas à l'action de la gravité dans la chute des corps, il était impossible de connaître avec précision, par les expériences que Galilée avait faites dans l'air, en quelle proportion cette force qui anime tous les corps à tomber vers la terre agit sur ces corps. Il fallut donc imaginer de nouvelles expériences.
On en fit une dans la machine du vide, qui confirma ce que Galilée avait plutôt deviné que prouvé. De l'or, des flocons de laine, des plumes, du plomb, tous les corps enfin abandonnés à eux-mêmes tombèrent en même temps de la même hauteur au fond d'un long récipient purgé d'air. Cette expérience paraissait décisive ; mais cependant comme le mouvement des corps qui tombaient dans cette machine était très-rapide, et que les yeux ne pouvaient pas s'apercevoir des petites différences du temps de leur chute, supposé qu'il y en eut, on pouvait encore douter si les corps sensibles possèdent la faculté de peser à raison de leur masse, ou bien si le poids des différents corps suit quelqu'autre raison que celle de leur masse. Voici comment M. Newton leva cette difficulté.
Il suspendit des boules de bois creuses et égales à des fils d'égale longueur, et mit dans ces boules des quantités égales en poids, d'or, de bois, de verre, de sel, etc. en faisant ensuite osciller librement ces pendules, il examina si le nombre de leurs oscillations serait égal en temps égal ; car la pesanteur cause seule l'oscillation des pendules, et dans ces oscillations les plus petites différences deviennent sensibles. M. Newton trouva par cette expérience que tous les différents pendules faisaient leurs oscillations en temps égal. Or le poids de ces corps étant égal, ce fut une démonstration que la quantité de matière propre des corps est directement proportionnelle à leurs poids, (en faisant abstraction de la résistance de l'air, qui était la même dans toutes les expériences), et que par conséquent la pesanteur agit sur tous les corps sensibles à raison de leur masse.
De ces expériences il s'ensuit 1°. que la force qui fait tomber les corps vers la terre est proportionnelle aux masses, en sorte qu'elle agit comme 100 sur un corps qui a 100 de masse, et comme 1 sur un corps qui ne contient que 1 de matière propre. 2°. Que cette force agit également sur tous les corps, quelle que soit leur contexture, leur forme, leur volume, etc. 3°. Que tous les corps tomberaient également vite ici-bas vers la terre, sans la résistance que l'air leur oppose, laquelle est plus sensible sur les corps qui ont plus de volume et moins de masse ; et que par conséquent la résistance de l'air est la seule cause pour laquelle certains corps tombent plus vite que les autres, comme l'avait assuré Galilée.
Que quelque changement qui arrive à un corps par rapport à la forme, son poids dans le vide reste toujours le même, si la masse n'est point changée. A cette occasion, il est important de remarquer qu'il faut distinguer avec soin la pesanteur des corps de leur poids. La pesanteur, c'est-à-dire cette force qui anime les corps à descendre vers la terre, agit de même sur tous les corps quelle que soit leur masse ; mais il n'en est pas ainsi de leur poids : car le poids d'un corps est le produit de la pesanteur par la masse de ce corps. Ainsi quoique la pesanteur fasse tomber également vite dans la machine du vide, les corps de masse inégale, leur poids n'est cependant pas égal. Le différent poids des corps d'un volume égal dans le vide sert à connaître la quantité relative de matière propre et de pores qu'ils contiennent ; et c'est ce qu'on appelle la pesanteur spécifique des corps. Voyez SPECIFIQUE.
C'est donc la résistance de l'air qui retarde la chute de tous les corps ; son effet presque insensible sur les pendules à cause de leur poids et des petites hauteurs dont ils tombent, devient très-considérable sur des mobiles qui tombent de très-haut, et il est d'autant plus sensible que les corps qui tombent ont plus de volume et moins de masse.
M. Desaguliers a fait là dessus des expériences que leur justesse et les témoins devant qui elles ont été faites ont rendu très-fameuses. Il fit tomber de la lanterne qui est au haut de la coupole de S. Paul de Londres, qui a 272 pieds de hauteur, en présence de MM. Newton, Halley, Derham, et de plusieurs autres savants du premier ordre, des mobiles de toutes espèces, depuis des sphères de plomb de deux pouces de diamètre jusqu'à des sphères formées avec des vessies de cochon très-desséchées et enflées d'air d'environ cinq pouces de diamètre. Le plomb mit 4 1/2 secondes à parcourir les 272 pieds, et les sphères faites avec des vessies 18 1/2 secondes. Il résulta du calcul fait, selon la théorie de Galilée, que l'air avait retardé la chute des sphères de plomb de 27 pieds environ en 4 1/2 secondes. Transact. philos. n °. 362. Voyez aussi les expériences de M. Mariotte dans son Traité de la percussion, page 116.
Comme l'air résiste au mouvement des corps, il en résulte que les corps qui le traversent en tombant ne doivent pas accélérer sans cesse leur mouvement : car l'air, comme tous les fluides, résistant d'autant plus qu'il est fendu avec plus de vitesse, sa résistance doit à la fin compenser l'accélération de la gravité quand les corps tombent de haut. Les corps descendent donc dans l'air d'un mouvement uniforme après avoir acquis un certain degré de vitesse, que l'on appelle leur vitesse complete , et cette vitesse est d'autant plus grande à hauteur égale, que les corps ont plus de masse sous un même volume. Le temps, après lequel le mouvement accéleré d'un mobîle se change en un mouvement uniforme en tombant dans l'air, est différent selon la surface et le poids du mobile, et selon la hauteur dont il tombe ; ainsi ce temps ne saurait être déterminé en général.
On a calculé qu'une goutte d'eau qui serait la 10. 000. 000. 000. partie d'un pouce cube d'eau, tomberait dans l'air parfaitement calme de 4 pouces 7/10 par seconde d'un mouvement uniforme, et que par conséquent elle y ferait 235 taises par heure. On voit par cet exemple que les corps légers qui tombent du haut de notre atmosphère sur la terre, n'y tombent pas d'un mouvement accéleré, comme ils tomberaient dans le vide par la force de la pesanteur ; mais que l'accélération qu'elle leur imprime est bientôt compensée par la résistance de l'air ; sans cela la plus petite pluie ferait de grands ravages, et loin de fertiliser la terre, elle détruirait les fleurs et les fruits.
Les corps abandonnés à eux-mêmes tombent vers la terre, suivant une ligne perpendiculaire à l'horizon ; il est constant, par l'expérience, que la ligne de direction des graves est perpendiculaire à la surface de l'eau. Or la terre étant démontrée à-peu-près sphérique par toutes les observations géographiques et astronomiques, le point de l'horizon vers lequel les graves sont dirigés dans leur chute, peut toujours être considéré comme l'extrémité d'un des rayons de cette sphère. Ainsi si la ligne, selon laquelle les corps tombent vers la terre, était prolongée, elle passerait par son centre, supposé que la terre fût parfaitement sphérique. Mais si l'on s'en rapporte aux opérations faites par l'académie au pôle et à l'équateur, la terre est un sphéroïde aplati vers les pôles, et alors la ligne de direction des graves n'étant point précisément au centre de la terre, leur tient lieu de tendance, occupe un certain espace autour de ce centre. Voyez TERRE et ANTIPODE. Voyez aussi GRAVITE. Cet article est de M. FORMEY, qui l'a tiré en partie des Inst. de Phys. de Mad. du Châtelet.
Les Physiciens ont recherché la pesanteur spécifique des principaux corps connus. Voyez dans cet Ouvrage le mot BALANCE HYDROSTATIQUE.
Mais pour satisfaire encore davantage la curiosité, nous allons donner ici une table beaucoup plus complete sur ce sujet, et dans laquelle nous substituerons à l'ordre alphabétique l'ordre gradué des pesanteurs spécifiques de différentes matières solides et fluides.
On a mis les gravités spécifiques des bois secs, et non pas des bois verts ; car le docteur Jurin a observé que la substance des bois est spécifiquement plus pesante que l'eau, puisqu'ils vont au fond après qu'on a fait sortir l'eau de leurs pores ou de leurs vaisseaux aériens, en les plaçant dans l'eau chaude sous un récipient ; ou si on n'a pas de machine pneumatique, en les laissant pendant quelque temps dans l'eau bouillante. Il a aussi trouvé quelques calculs humains aussi pesans que la brique, et même que la plus tendre espèce de grès. Voyez Transact. Philosoph. n °. 366.
Les gravités spécifiques du sang humain, de ses résidences fibreuses, et celles du serum ont été déterminées par le même auteur. Trants. Phil. n °. 361.
Les pesanteurs spécifiques des liqueurs ont toutes été déterminées lorsqu'elles avaient le même degré de chaleur, savoir quatre degrés au-dessus du thermomètre de M. de Réaumur.
Il est bon d'observer que les gravités spécifiques des corps solides et des corps fluides, sont différentes en été et en hiver ; cependant afin qu'on soit plus à portée de juger par comparaison, si les espaces de la dilatation causée par un même degré de feu, sont entr'eux comme les dilatations des corps dilatés, ou en raison réciproque de leurs densités ; je crois qu'il ne serait point hors de propos de mettre ici la table que le docteur Musschenbrock nous a donné des pesanteurs spécifiques des différentes liqueurs en été et en hiver.
Voyez là-dessus le fameux Boyle, dans son traité intitulé Medicina hydrostatica ; Musschenbroeck ; les éléments de Physique de M. Cotes et la chimie de Boerhaave. (D.J.)
PESANTEUR, POIDS, GRAVITE, (Synonyme) la pesanteur est dans le corps une qualité qu'on sent et qu'on distingue par elle-même. Le poids est la mesure ou le degré de cette qualité, on ne le connait que par comparaison. La gravité désigne une certaine mesure générale et indéfinie de pesanteur. Ce mot se prend en Physique pour la force que le vulgaire appelle pesanteur, et en vertu de laquelle les corps tendent vers la terre. Dans le système newtonien, gravité se dit quelquefois de la force par laquelle un corps quelconque tend vers un autre.
On se sert fréquemment du mot de gravité au figuré, lorsqu'il s'agit de mœurs et de manières, et ce mot se prend en bonne part. Le poids se prend aussi au figuré en bonne part ; il s'applique à cette sorte de mérite qui nait de l'habileté jointe à un extérieur réservé, et qui procure à celui qui les possède du crédit et de l'autorité sur l'esprit des autres ; mais le mot pesanteur au figuré se prend en mauvaise part ; elle est alors une qualité opposée à celle qui provient de la pénétration et de la vivacité de l'esprit.
Rien n'est si propre à délivrer l'esprit de sa pesanteur naturelle que le commerce des femmes et de la cour ; la réputation donne plus de poids chez le commun du peuple que le vrai mérite : l'étude du cabinet rend savant, et la réflexion rend sage ; mais l'une et l'autre émoussent quelquefois la vivacité de l'esprit, et le font paraitre pesant dans la conversation, quoiqu'il pense finement (D.J.)
PESANTEUR, (Médecine) c'est un état de nonchalance qui vient d'une transpiration diminuée, ou qui se fait avec peine, ou bien de ce que l'on prend du froid, ainsi que l'on s'exprime communément. C'est pourquoi, comme cet état est fort souvent accompagné d'un écoulement du nez, des yeux, on prend indifféremment les mots gravedo et corysa l'un pour l'autre. Voyez CORYSA, ENCHIFRENEMENT et RHUME.