Comprendre le Système Solaire et la Gravitation

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Le Système Solaire : Est constitué d'une étoile, le Soleil, de 8 planètes : Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune, et de corps plus petits, dont Pluton, les comètes, les astéroïdes, et les satellites naturels. La Lune est le seul satellite naturel de la Terre. Tous les corps de l'Univers possédant une masse sont en interaction gravitationnelle. Ils s'attirent mutuellement.


Lois de la Gravitation Universelle : En 1867, Isaac Newton a énoncé la loi permettant de calculer la valeur de la force d'attraction gravitationnelle exercée par un corps A sur un corps B et réciproquement. Ces corps supposés sphériques sont séparés par la distance d, distance entre leurs centres, et possèdent les masses mA et mB. Expression de la force gravitationnelle : F = G x (mA x mB) / d² F = newton (N), mA et mB s'expriment en (kg), d : distance des centres en mètres, la constante de gravitation est G = 6,67 x 10^-11 N.m².kg^-2.


Caractéristiques de la Force Gravitationnelle :

  • C'est une force qui s'exerce à distance (ne nécessite pas de contact entre les corps).
  • C'est une force attractive dirigée de B vers A ; FB/A est dirigée de A vers B.
  • Sa direction : la droite reliant les centres de A et B.


Le Poids d'un Corps :

1) Le poids d'un corps sur Terre :

Le poids d'un corps sur Terre résulte de l'attraction gravitationnelle exercée par la Terre sur ce corps. Si m est la masse de ce corps, son poids P s'exprime par la relation : P = m . gT P est en Newtons (N), m est la masse en kg et gT est l'intensité de la pesanteur à la surface de notre planète.


La valeur P du poids de ce corps peut être assimilée à la valeur F de la force gravitationnelle exercée par la Terre sur ce corps, ce qui permet d'écrire la relation : gT = G x MT / RT² G est la constante, MT est la masse de la Terre (kg) et RT est le rayon de la Terre en (m). gT = 9,8 N.kg^-1


La valeur de l'intensité de pesanteur dépend de l'altitude. À une altitude h de la surface de la Terre, sa valeur est : gT = G . mT / (RT + H)².


Le Poids d'un Corps sur la Lune : Le poids d'un même corps dépend de l'astre sur lequel il se trouve. Le poids d'un corps de masse m sur le sol lunaire est : P = m . gL, gL = 1,6 N.kg^-1
Par analogie avec la détermination de la valeur de la pesanteur au voisinage de la Terre, on établit : gL = G . ML / RL².


Comment se Manifeste l'Interaction Gravitationnelle ? :
  • La première est la chute verticale des corps (objet qui tombe devant nous, météorite qui tombe sur la Terre).
  • La seconde est une modification de la trajectoire des corps (astéroïde attiré par notre planète).
  • La troisième est la satellisation, par exemple la satellisation de la Lune autour de la Terre : des planètes autour du Soleil... La trajectoire du satellite peut être circulaire, elliptique ou plus complexe.


Quelques Données à Savoir : Rayon de la Terre : 6370 km / Masse de la Terre : 6,0 x 10²⁴ kg / Rayon de la Lune : 1740 km / Masse de la Lune : 7,2 x 10²² kg / Distance Terre-Lune : 3,84 x 10⁵ km / Rayon du Soleil : 695700 km / Masse du Soleil : 1,99 x 10³⁰ kg / Distance Terre-Soleil : 149,6 x 10⁶ km.

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