2nd Phys7 Cours Mouvement des corps dans le système solaire
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2nd Phys7 Cours Mouvement des corps dans le système solaire Le mouvement des corps dans le système solaire est soumis à la gravitation universelle. Cette interaction s’exerce principalement entre le Soleil et les planètes, mais aussi entre les planètes et leurs satellites ou bien encore entre le Soleil et ces objets célestes telles que les comètes. Quelle est l’influence de cette interaction sur le mouvement des corps du système solaire ? I. La nature du mouvement observé dépend du référentiel choisi. Voir TP Phys7 « Quand Mars fait demi-tour » Conclusion : Le mouvement observé d’un corps dépend du référentiel choisi. Ainsi, vous êtes immobiles dans le référentiel « classe » ou le référentiel géocentrique mais vous êtes animés d’une vitesse d’environ 100000 km/h, à bord du « grand vaisseau Terre », dans un voyage autour du soleil, dans le référentiel héliocentrique. Voir « Le mouvement rétrograde de Vénus » p 287 et Ex. 10 p 295 II. Force dans le système solaire. 1. Notion de force. En physique, une force modélise l’action qu’un objet exerce sur un autre pour changer son état de mouvement. Les 4 caractéristiques de la force exercée par un corps sur un autre sont : son origine, sa direction, son sens et sa valeur. La valeur d’une force s’exprime en newtons (symbole : N) et elle peut être mesurée à l’aide d’un dynamomètre. Une force est donc souvent représentée par un vecteur, donc par une flèche. Exemple 1: Terre Donner les caractéristiques de la force de gravitation exercée par le Soleil sur la terre (pour la valeur de la force, voir « phys6. Activité La longue élaboration d’une loi : d’Aristote à Newton »). La représenter, en choisissant une échelle adaptée. Mêmes questions pour la force de gravitation exercée par la terre sur le Soleil. Exemple 2 : Donner les caractéristiques du poids du sapin de masse m=80 kg Le représenter, en choisissant pour échelle 1cm pour 200N 2. Effets d’une force. Etude du doc. « La comète de Haley dans le système solaire » p 286 Etude du doc. « L’assistance gravitationnelle » Conclusion : Une force exercée sur un corps peut : • modifier la direction du mouvement de ce corps (trajectoire) et/ou • modifier la valeur de la vitesse de ce corps. Pour une force donnée, ces modifications sont d’autant plus importantes que la masse du corps est faible (voir notion d’inertie) III. Le principe d’inertie. 1. Masse et inertie. La masse d’un corps intervient dans son poids, mais c’est aussi une caractéristique de l’inertie du corps. L’inertie correspond à la résistance qu’un corps oppose aux changements de son état de mouvement sous l’effet d’une force. Exemples : Il est plus facile de pousser ou de faire tourner un chariot de supermarché vide que lorsqu’il est plein. il est plus difficile, au rugby, de plaquer un joueur de 120 kg qu’un joueur de 80 kg Il faut plusieurs dizaine de km (50 environ) à un pétrolier pour s’arrêter lorsqu’il coupe ses moteurs 2. Enoncé du principe d’inertie. Si un corps est en mouvement rectiligne et uniforme dans un référentiel donné, ou s’il est au repos, alors soit il est soumis à des forces qui se compensent, soit il n’est soumis à aucune force. Réciproquement, si un corps est soumis à des forces qui se compensent (ou s’il n’est soumis à aucune force), alors il est en mouvement rectiligne uniforme ou au repos dans ce référentiel. Extrait de Wikipédia « Voyager 2 fut lancée la première le 20 août 1977 et sa jumelle Voyager 1 le 5 septembre. Construites pour durer seulement cinq ans, les sondes sont aujourd'hui plus de deux fois plus éloignées de la Terre que Pluton. Toujours en état de fonctionnement, elles foncent vers l'héliopause où débute « officiellement » l'espace interstellaire. Le 17 février 1998, Voyager 1 dépassa la sonde Pioneer 10 pour devenir l'objet le plus distant de la Terre jamais envoyé dans l'espace. Le 15 août 2006, Voyager 1 a dépassé la barrière symbolique des 100 UA de distance par rapport au Soleil, soit 15 milliards de km» On voit, ici, qu’une force n’est pas nécessaire pour entretenir un mouvement. Autres exemples : Vous, debout dans un bus roulant à vive allure en ligne droite, sans vous tenir : le bus prend un virage, et vous ? 3. Conséquences du principe d’inertie. Si un corps est soumis à des forces qui ne se compensent pas, alors son mouvement n’est pas rectiligne et uniforme. Sa trajectoire peut être curviligne (comète), circulaire et uniforme (Lune) ou alors, rectiligne et non uniforme (chute d’un corps sur Terre) Si la valeur de la vitesse d’un corps varie ou si sa trajectoire n’est pas rectiligne, alors le corps est soumis à des forces qui ne se compensent pas. Ex1 :On a marché sur la Lune Le 21 juillet 1969, Neil Armstrong et Buzz Aldrin ont marché sur la Lune. Les deux astronautes ont ramassé 21,7 kg de roches lunaires. Données: gL= 1,6 N.kg-1 ;gT=9,8N.kg-1. 1. Quel était le poids des roches sur la Lune? 2. Quelle était la masse de ces roches une fois rapportées sur la Terre? 3. Quel était le poids de ces roches une fois rapportées sur la Terre? Ex2 : Dans la série Cosmos 1999, la Terre entrepose ses déchets nucléaires sur la Lune, où elle a installé une base lunaire nommée Alpha, Survient alors une explosion nucléaire qui expulse la Lune de son orbite et même du système solaire. Loin de toute interaction, elle erre alors dans l'espace à vitesse constante et affronte toutes sortes d'aventures au fil des épisodes. Justifier le mouvement de la Lune après l'explosion, Niveau 1 Exercices sur phys6 : 9 ;12 (questions a,b,c et d ) Exercices sur phys7 : 4 ; 9 (questions a,b et c)
