La troisième loi de Kepler comme balance cosmique T : période la révolution d' un des 2 satellites (Remus ou Romulus) autour de Rhea Sylvia en s r : distance
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CORRECTION EXERCICE I : DES LOIS DE KEPLER À L'ÉTUDE D'UN ASTÉROЇDE...
1. Planètes en orbite elliptique.
1ère loi de Kepler : orbites elliptiques , le centre attracteur occupe un des deux foyers.
Sur la figure la position du Soleil est confondue avec le foyer F10,5 +0,5 +0,5D'après la 2ième loi de Kepler, les aires balayées pendant des durées égales sont égales, donc
A1 = A20,5 0,5
rep : 0,5La même durée s'écoule entre M1 → M1' et M2 → M2' donc le déplacement de la planète est
visiblement plus rapide de M2 à M2' puisque la distance parcourue est beaucoup plus grandeJustif : 0,5
rep : 0,5F1=GMs×m
(SM1')2etF2=GMs×m (SM2')2 même Soleil, même planète mais la distance change0,5 + 0,5Voir schéma : vecteur :point d'application la planète, direction planète-Soleil, sens vers le Soleil
normalement, le vecteur partant de M2' doit être plus grand0,5 + 0,5 Puisque F1M'2 est la moitié de la distance F1M'1 , le carré de la distance au dénominateur fait que la force exercée sur la planète en M2' est 4 fois plus grande que celle exercée enM1'Justif 1
rep : 12. Planètes en orbite circulaire.
Mouvement soumis à une accélération donc on applique la 2ième loi de Newton, dans un référentiel
galiléen, la résultante vectorielle des forces extérieures appliqué à un corps est égale au produit de la
masse de ce corps et du vecteur accélération du centre d'inertie de ce corps.Une seule force
⃗F=m×⃗a3l'accélération est colinéaire à la force et de même sens donc F=m×a3
GMs×m
r2=m×a3d'où GMs r2=a3en simplifiant par m.Dans l'approximation circulaire uniforme, l'accélération est portée par le rayon du cercle et dirigée vers
son centre.Loi : 0,5égalité : 0,5
calc 0,5 rep 1 Le document fourni montre une droite modélisant le lien entre r3 et T2. Donc on peut écrire :T2=k×r3d'où k=T2
r3. On détermine la valeur de k avec le point de coordonnées 4,0.1035m et1,2.1017s par exemple. k=T2
r3=1,2⋅10174,0⋅1035=3,0⋅10-19s2⋅m-3
Ce qui correspond effectivement à la 3ième loi de Kepler.Oui car prop 0,5 justif 0,5 calc 0,53. La troisième loi de Kepler comme balance cosmique...
T : période la révolution d'un des 2 satellites (Remus ou Romulus) autour de Rhea Sylvia en s r : distance entre le satellite et Rhéa Sylvia en mG : constante universelle de la gravitation
M : masse du centre attracteur (Rhéa Sylvia) en kg Attention : on change de référentiel et de centre attracteur.G=4π2⋅r3
T2⋅MG a donc pour unité m3.s-2.kg-14 x 0,25 expr : 0,5 rep : 0,5On isole M, la masse du centre attracteur. Les données sont complètes pour le satellite Romulus
uniquement.M=4π2⋅r3
T2⋅G=4π2⋅(1360⋅103)3
(87,6⋅3600)2⋅6,67⋅10-11=1,4970⋅1019kg=1,50⋅1019kgqui est la masse de Rhéa SylviaValeurs
romulus : 0,5 calc 0,5 res 0,5