Chapitre 17 : Le système solaire 2nde - 2014 LLaa ggrraavviittaattiioon nu un niivveerrsseellllee C Ch haam mp p ddee p peessaan ntteeu urr Calculer la force d’attraction gravitationnelle qui s’exerce entre deux corps à répartition sphérique de masse. Savoir que la pesanteur terrestre résulte de l’attraction terrestre. Deux objets A et B ayant une masse mA et mB s’attirent mutuellement en raison de leur masse. Aucun contact n’est nécessaire. Cette interaction est l’une des 4 interactions fondamentales dans l’univers. Comparer le poids d’un même corps sur la Terre et sur la Lune. • Si ces corps sont suffisamment petits pour être assimilés à des points ou bien • Si ces corps sont des sphères dont la répartition de masse est faite en couche homogène (cas d’une planète ou d’une étoile), alors : G ⋅ mA ⋅ mB G ⋅m⋅ MT AB2 = m ⋅ g , on voit alors, par G ⋅ MT , AB étant la distance entre AB2 le centre de la Terre et l’objet, assimilé à un point : AB = rayon de la Terre + altitude de l’objet. B r FA/B F : force que le corps A exerce sur le corps B et réciproquement. Unité : newton (N) G : constante de gravitation universelle. 6,67·10-11 N·m2·kg-2 mA et mB : masse des corps A et B. Unité : kg AB : Distance séparant le centre de A du centre de B, en m Cette loi a été découverte par Isaac Newton au XVIIème siècle. C’est l’un des physicien les plus célèbres de tous les temps. Loi de la gravitation universelle Petit article sur Newton force P= identification que g = AB 2 A Calculer une gravitationnelle P = m⋅ g P : poids du corps (newton, N) m : masse du corps (kg) g : intensité du champ de pesanteur (N·kg-1) Comme La force qui s’exerce entre deux corps vaut : F= Le poids d’un corps est sur Terre est la force gravitationnelle que la Terre exerce sur ce corps. Cette force est proportionnelle à la masse m du corps : d’attraction 2 « pièges » doivent être évités : • La distance entre les deux objets doit être « de centre à centre ». Il faut donc tenir compte du rayon de la planète lorsqu’on calcule la force qu’exerce celle-ci sur un autre objet. • Cette distance doit être exprimée en mètre. Or, la plupart du temps elle est donnée en km. Il faut donc la multiplier par 1000 pour faire le calcul. • Sur Terre, à sa surface ou à faible altitude, g = 9,8 N·kg-1 • Sur une autre planète, il faut connaître la masse de cette planète et son rayon pour pouvoir calculer g. Masse et poids Champ de pesanteur terrestre www.pichegru.net M Moou uvveem meen nttss eett aattttrraaccttiioon n ggrraavviittaattiioon n e l l e nnelle PPRRRO O C H D A U R A C D U N A T R OC CH HEEED DEEELLLA ASSSU UR RFFFA AC CEEED D’’U UN NA ASSST TR REEE • Sans vitesse initiale, ou avec une vitesse initiale verticale, l’objet a un mouvement rectiligne vers le centre de l’astre. Il accélère au cours de sa chute. • Si l’objet a un vitesse initiale qui n’est pas horizontale, il décrit un mouvement parabolique. LLO O N D A U R A C D U N A T R OIIIN ND DEEELLLA ASSSU UR RFFFA AC CEEED D’’U UN NA ASSST TR REEE Si l’objet a une vitesse importante et qu’il est suffisamment loin de l’astre pour ne pas être freiné par son atmosphère, il « tombe » sur l’astre sans jamais le toucher. Le mouvement peut être elliptique (comète, Pluton) ou circulaire (orbite de la Lune autour de la Terre ou des autres planètes autour du Soleil). La plume et le marteau sur la Lune Mouvement parabolique Mouvement d’un satellite Référentiels en astronomie LLee ssyyssttèèm mee ssoollaaiirree Analyser des documents scientifiques portant sur l’observation du système solaire. Pour observer la Terre ou d’autres corps du système solaire, on a souvent recours à des sondes ou des satellites qui se mettent en orbite autour de l’astre à observer. Le mouvement apparent d’une planète vue de la Terre peut être relativement compliqué (mouvement rétrograde) à cause du mouvement de la Terre elle-même autour du Soleil. Mouvement rétrograde des planètes TP 17 : Mouvement rétrograde de Mars, p. 311 Mettre en œuvre une démarche d’expérimentation utilisant des techniques d’enregistrement pour comprendre la nature des mouvements observés dans le système solaire. Problématique : Comment expliquer l’apparente complexité du mouvement de Mars observé depuis la Terre ? Démarche : Tracer le mouvement de Mars par rapport à la Terre, connaissant les positions simultanées de Mars et de la Terre autour du Soleil. Résultats : Le mouvement de Mars décrit, à un moment, une boucle. Conclusion : Cette boucle, depuis la Terre, donne l’impression que Mars repart, pendant un certain temps, en marche arrière. Cette complexité apparente vient du mouvement de la Terre elle-même.