Après avoir vu l’application des lois de Newton aux mouvements dans un champ uniforme, il nous reste à voir les lois de Képler et le mouvement des planètes et des satellites. Ici encore des calculs relativement complexes pour vous. mais à force de les faire, on finit par voir que ça n’est pas si compliqué.
Ressources
Voici la fiche mouvement des planètes et des satellites pour revoir les compétences exigibles.
Il est important de bien connaître l’expression de l’accélération dans le cas d’un mouvement circulaire uniforme comme le rappelle cette vidéo :
Dans toutes ces ressources, je démontre le fait que pour une planète ou un satellite, si le mouvement est circulaire alors il est uniforme à l’aide de la 2nde loi de Newton. Il y a une autre méthode qui consiste à utiliser la 2nde loi de Képler. En effet, si le mouvement est circulaire, alors comme le segment soleil-planète ou planète-satellite balaie des aires égales en un temps égal, la vitesse de rotation est constante. C’est beaucoup plus simple, mais certains sujets suggère d’utiliser la 2nde loi de Képler, d’autres d’utiliser la 2nde loi de Newton. Il vaut mieux donc comprendre les 2.
Petite remarque épistémologique : les lois de Képler sont des lois purement expérimentales. Qui ont été énoncées pour les planètes du systèmes Solaire. Les lois de Newton sont des lois qui, à priori, s’énoncent pour tout objet dans l’univers. On peut démontrer les lois de Képler à l’aide des lois de Newton, c’est pour cela qu’on généralise les lois de Képler à tout système planétaire et aux satellites. Les démonstrations basées sur les lois de newton sont donc d’un cran au-dessus de celles basées sur Képler, puisque plus générale.
Les exercices
Il faut croire que les concepteurs de sujets aiment bien cette partie puisqu’on la retrouve très très souvent.
- Partie 1 de l’exercice 2 d’Amérique du Nord 2013 sur l’ISS, c’est la version lois de Newton de la démonstration [corrigé sur labolycee.org]
- Partie 2 de l’exercice 2 de Métropole 2013 sur les GPS, démonstration que le mouvement est circulaire uniforme au choix, à la libre interprétation du candidat [corrigé sur labolycee.org]
- Et pour ceux qui s’étaient dit puisque c’est tombé dans la première session, ça ne tombera pas en rattrapage, il y a l’exercice 1 de la session Métropole 2013 – rattrapage avec l’ascenseur spatial version loi de Newton [correction sur labolycee.org]
- Exercice 3 de la session de rattrapage Antilles 2013, version loi de Newton [correction sur labolycee.org]
- 1ère partie de l’exercice 1 de Pondichéry 2014 – version lois de Képler [correction sur labolycee.org]
- Partie 1 & 3 de l’exercice 1 d’Antilles 2014 [correction sur labolycee.org]
- exercice 3 de métropole 2014 [correction sur lewebpedagogique.com]
- exercice 1 d’Asie 2014 qui permet également de réviser les ondes [corrections sur labolycee.org]
- L’exercice 1 d’Asie 2015 (décidément…) est assez original car il propose de corriger des formules fausses. Démonstration qu’un mouvement circulaire est uniforme version 2nde loi de Képler [correction sur labolycee.org]
- La seconde partie de l’exercice 2 d’Amérique du Nord 2016 propose de démontrer la 3ème loi de Képler à partir de la 2nde loi de Newton [Correction sur labolycee.org].
- Et en 2017, cet exercice sur 9 points tombé en centre étranger permet de revoir les ondes, les équations horaires dans le cadre d’un mouvement parabolique et propose de démontrer la relation entre vitesse et altitude de vol dans le cadre d’une des missions Apollo, pas mal, non ? [Correction sur labolycee.org]
- Toujours en 2017, cet exercice très original tombé en Asie propose de comprendre les ondes gravitationnelles générées par la collision entre deux trous noirs. Vous pourrez presque croire que vous êtes de vrais physiciens ! [Correction sur labolycee.org]
C’est clair, voilà une partie qu’il vaut mieux maîtriser car elle tombe assez souvent…
