Indispensable Soleil/Le Système solaire

De quoi est composé le Système solaire ?

Bilan

• Le Système solaire est constitué d'une étoile, le Soleil, autour de laquelle 8 planètes tournent.
• Elles décrivent des trajectoires quasi circulaires.

Le fonctionnement du Système solaire

Utilisation d'analogies pour comprendre la gravitation

Les aimants

• Points communs :

- ces deux actions ont lieu à distance

- ce sont des interactions.

• Différences :

- la gravitation est une action attractive alors que le magnétisme est soit attractif, soit répulsif

- le magnétisme est limité aux objets créés par l'Homme alors que la gravitation s'applique aux objets célestes - en mode attractif, les deux aimants se percutent, contrairement à la Terre et au Soleil.

Le lancer de marteau

• Points communs :

- le lanceur retient le marteau et lui fait décrire un cercle tout comme le Soleil "retient" et fait décrire un cercle à la Terre

• Différences :

- l'action du lanceur sur le marteau est de contact alors qu'elle est à distance entre le Soleil et la Terre.

Bilan

• Le Soleil attire vers lui les planètes du Système solaire.
• Le Soleil attire vers lui la Terre mais comme la Terre a une certaine vitesse, elle tourne autour du Soleil.
• C'est le même principe qui explique la rotation des satellites autour d'une planète.

La force exercée par le Soleil sur les planètes

Consigne :

Classer toutes les planètes du système solaire par force d'attraction due au Soleil croissante. Apporter un soin particulier à la rédaction des calculs.

Étude des documents

Document 1 : La loi de la gravitation ou loi de l'attraction universelle

La loi de la gravitation ou loi de l'attraction universelle, découverte par Isaac Newton, est la loi décrivant la gravitation comme une force responsable de la chute des corps et du mouvement des corps célestes, et de façon générale, de l'attraction entre des corps ayant une masse, par exemple les planètes, les satellites naturels ou artificiels.

Document 2 : La mesure de la force de gravitation

En 1687, Isaac Newton a énoncé la loi permettant de calculer la valeur de la force de gravité exercée par un corps $A$ sur un corps $B$, et également par le corps $B$ sur le corps $A$. Ces corps, séparés par la distance $d$, possèdent les masses $mA$ et $mB$. Cette loi se traduit par la relation :

$F=G\times \frac{mA\times mB}{d^2}$

• la valeur de la force de gravité est mesurée en newtons ($N$) ;
• chacune des masses s'exprime en kilogrammes ($kg$) ;
• la constante universelle de gravitation est $G=6,67.10^{-11}$ $N.m^2.k{g}^{-2}$ ;
• la distance d, exprimée en mètres ($m$), est comptée entre les centres de gravité des deux corps. En effet, Newton a montré en 1685 que tout se passe comme si la totalité de la masse était concentrée aux centres des corps.

Document 3 : Informations sur les planètes et le Soleil

Astre	Masse (en kg)	Distance au Soleil (en km)
Soleil	$1,99.10^{30}$	---
Mercure	$3,30.10^{23}$	$5,79.10^7$
Vénus	$4,87.10^{24}$	$1,082.10^8$
Terre	$5,98.10^{24}$	$1,496.10^8$
Mars	$6,42.10^{23}$	$2,279.10^8$
Jupiter	$1,90.10^{27}$	$7,783.10^8$
Saturne	$5,69.10^{26}$	$1,427.10^9$
Uranus	$8,69.10^{25}$	$2,8696.10^9$
Neptune	$1,02.10^{26}$	$4,4966.10^9$

Rédaction des calculs

Calculons la force exercée par le Soleil sur Mercure.

On utilise la relation suivante :

$F=G\times \frac{mA\times mB}{d^2}$

Données :

• $G=6,67.10^{-11}$ $N.m^2.k{g}^{-2}$
• $mA=1,99.10^{30}$ $kg$
• $mB=4,87.10^{24}$ $kg$
• $d=1,082.10^8$ $km$
• $d=1,082.10^8$ × $10^3$ $m$
• $d=1,082.10^{11}$ $m$

$F=6,67.10^{-11}$ × Échec de l’analyse (erreur de syntaxe): {\displaystyle \times\frac{1,99.10^{30}\times 4,87.10^{24}}} $(1,082.10^{11}{)}^2$