Notion de gravitation – 3ème – Cours – Mécanique – Physique – Chimie – Brevet des collèges

Notion de gravitation – 3ème – Cours – Mécanique – Physique – Chimie – Brevet des collèges

  • Qu’appelle-t-on système solaire ?
  • Pourquoi les planètes gravitent-elles autour du soleil ?
  • Pourquoi les satellites gravitent autour de la terre ?
  • Qu’est-ce qu’une action à distance ?

 

  1. I.     Le système solaire

1) Qu’est-ce que le système solaire ?

Le système solaire est un système planétaire composé d’un ensemble d’objets célestes (planètes et leurs satellites, astéroïdes, comètes) qui orbitent ou gravitent autour d’une étoile, le Soleil. Le Soleil représente à lui seul plus de 99% de la masse totale du système solaire.

2) Quels sont les astres qui font partie du système solaire ?

– Le Soleil: c’est l’astre le plus gros du système solaire et se trouve en son centre.  Il s’agit d’une étoile de taille moyenne qui s’est formée il y a environ 5 milliard d’année presque en même temps que les autres astres du système solaire. Attention: les autres étoiles semblent beaucoup plus petites que le Soleil car elles ont beaucoup plus éloignées et ne font pas partie du système solaire.

– Les planètes: elles tournent autour du Soleil et sont au nombre de huit. Dans l’ordre d’éloignement par rapport au Soleil il y a d’abord Mercure, Venus, la Terre puis Mars qui sont des planètes telluriques (avec une surface rocheuse solide) puis il y a Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune qui sont des planètes gazeuses.

– Les planètes naines: comme les planètes elles tournent autour du Soleil mais sont de taille inférieure à ces dernières. Pluton, Charon, Eris et Sedna font partie de cette catégorie.

– Les satellites naturels: Les planètes sont parfois accompagnées dans leur course autour du Soleil de petits astres qui tournent autour d’elles et que l’on appelle satellites naturels. La Lune est le satellite naturel de la Terre, Mars en possède deux petits (Deimos et Phobos) et les planètes gazeuses en possèdent chacune plusieurs dizaines.

– Les astéroïdes: ce sont aussi des astres qui tournent autour du Soleil mais d’une taille en générale plus petite varient de quelque mètre à une centaine de kilomètre. Ils sont concentrés principalement dans une zone appelée ceinture d’astéroïde qui se trouve entre Jupiter et Mars ains que dans une zone très éloignée du Soleil appelée ceinture de Kuipper.

– Les comètes: comme les astéroïdes elles tournent autour du Soleil mais possèdent une trajectoire aplatie qui les rapproche régulièrement de ce dernier et les rend visibles de la Terre accompagnée d’une longue trainée de poussière et de vapeur d’eau appelée queue de comète.

Les planètes sont classées en deux catégories :

◾les planètes telluriques à surface rocheuse (Mercure, Vénus, la Terre et Mars),

◾les planètes géantes gazeuses (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune).

Elles dessinent des trajectoires pratiquement circulaires autour du Soleil.

Dans l’ordre, depuis le Soleil, on retrouve les planètes suivantes :

Mercure – Vénus – la Terre – Mars – Jupiter – Saturne – Uranus – Neptune.

 

3) Le mouvement des astres du système solaire

Le point commun des planètes, des planètes naines, des comètes et des astéroïdes est de tourner autour du Soleil en suivant une trajectoire quasiment circulaire.

Ce mouvement a pour origine le Soleil qui agit sur ces astres par l’intermédiaire d’un phénomène appelé gravitation.

  1. II.  La gravitation

Deux objets possédant chacun une masse exercent l’un sur l’autre une action attractive : c’est la gravitation. C’est grâce à la gravitation que le Soleil maintient chacune des huit planètes qui l’entourent sur son orbite. L’action attractive qu’il exerce amène les planètes à décrire des trajectoires pratiquement circulaires.

1)   Exemple: l’interaction magnétique

Avant d’étudier la gravitation on s’intéresse dans un premier temps aux interactions magnétiques qui serviront de point de comparaison. On place, à proximité l’un de l’autre, des aimants mobiles (placés sur un flotteur ou sur un support à roues par exemple). Sens et direction de déplacement des deux aimants  On obtient des résultats différents selon les pôles qui sont mis face à face:

– Si les pôles sont identiques alors les deux aimants s’éloignent: ils se repoussent.

– Si les pôles sont différents alors les deux aimants se rapprochent: ils s’attirent.

Il est justifié de parler d’interaction magnétique car lorsqu’un aimant subit une action l’autre aussi. L’interaction magnétique est une interaction à distance car le contact entre les aimants n’est pas nécessaire.

Lors d’une interaction magnétique entre deux aimants les actions qui s’exercent possèdent des caractéristiques vérifiées lors de toutes les interactions:

– Les deux actions s’exercent suivant le même axe (même direction)

– Les deux actions s’exercent dans des sens opposés.

– Les deux actions s’exercent avec la même intensité.

2)   L’interaction de gravitation

La gravitation est également une interaction mais contrairement à l’interaction magnétique qui ne s’exerce qu’entre les corps dotés de pôles magnétiques cette dernière s’exerce entre tous les corps qui possèdent une masse. Tous les corps qui nous entourent possédant une masse (des plus petits au plus grands), ils participent donc tous à des interactions de gravitations.

L’interaction de gravitation et l’interaction magnétique partagent les caractéristiques qui sont propres à toutes les interactions:

– Les actions qui s’exercent ont même direction.

– Les actions qui s’exercent ont des sens opposés.

– Les actions s’exercent avec les mêmes intensités.

Elles partagent d’autres points communs:

– Ce sont toutes les deux des interactions à distance.

– Elles sont d’autant plus intenses que les corps qui interagissent sont proches.

Ces interactions se différencient par contre sur deux points:

– L’interaction magnétique peut être répulsive ou attractive tandis que la gravitation est seulement attractive: deux corps, sous l’effet de la gravitation, peuvent seulement s’attirer.

– Il existe deux sortes de pôles magnétiques (nord ou sud) mais une seule sorte de masse.

Conclusion :

La gravitation est une interaction attractive à distance entre deux objets possédant une masse. Cette attraction augmente quand la masse de chacun des objets augmente. Cette attraction diminue quand la distance qui les sépare augmente.

La gravitation régit les mouvements:

◾des planètes autour du Soleil,

◾de la Lune et des satellites artificiels autour de la Terre,

◾des étoiles, des galaxies….



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