programe-de-3eme - Chapitre 1: La gravitation

I Le système solaire

1) Qu'est-ce que le système solaire ?

D'une manière générale considère que le système solaire est constitué du Soleil et de l'ensemble des astres qui tournent autour de ce dernier

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 inférieur à ces dernières. Pluton, Charon, Eris et Sedna font partie de cette catégorie.

- Les satellites naturels: Les planètes sont parfois accompagnés dans leur course autour du Soleil de petits astres qui tournent autour d'elles et que l'on appellent 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.

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.
II Les interactions

Définition:
On dit que deux corps sont en interaction si ces deux corps exercent mutuellement une action l'un sur l'autre.

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 (deux pôles nord ou deux pôles sud) alors les deux aimants s'éloignent: ils se repoussent.
- Si les pôles sont différents (un pôle nord face à un pôle sud) alors les deux aimants se rapprochent: ils s'attirent. Mais si le pôle Nord es face au pôle Nord alors il ya repulsionde meme pour le pôle Sud

Vitesse du mouvement
- dans les deux cas, que le mouvement des aimants est plus rapide lorsqu'ils sont initialement sont proches l'un de l'autre.
- Si les deux aimants utilisés sont identiques alors au cours de leur mouvement ils s'approchent ou s'éloignent l'un de l'autre à la même vitesse.

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.
Tout 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 point 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.

III Les effets de l'interaction gravitationnelle

1) Entre la Terre et un objet

Lorsqu'on lâche un objet il se produit un phénomène qui nous est familier: il tombe.
Cette chute est causée par l'attraction qu'il subit de la part de la Terre et qui a pour origine l'interaction gravitationnelle qui s'exerce entre les deux corps (l'objet et la Terre).

C'est l'interaction gravitationnelle qui est responsable de la chute des objets.

Pour être plus précis un objet qui tombe vers le sol se déplace en direction du centre de la Terre.
Puisqu'il s'agit d'une interaction on peut se demander pourquoi la Terre ne se déplace pas elle-même en direction de l'objet ? Pourquoi la Terre reste-t-elle immobile alors que l'objet se déplace et que tous les deux sont soumis à des actions de même intensité ?
Cette différence est due à la masse des objets qui interagissent: si son soumet des objets de masses différentes à une même action les effets sont plus importants pour l'objet de masse la plus faible. Par exemple si l'on projette deux objets avec le même force alors on donne plus de vitesse à l'objet le plus léger. La Terre est évidemment de masse nettement supérieure à celle des objets qui nous entoure et les effet de l'interaction sont pour elle si petits qu'ils ne sont pas observables.

2) Entre deux objets

L'interaction gravitationnelle est censée s'exercer sur tout les objets possédant une masse, ce qui est le cas des objets qui nous entourent: meubles, vêtements, crayon, êtres humains etc.
Pourtant ces objets ne se dirigent pas les uns vers les autres comme pourraient le faire deux aimants qui s'attirent.
L'interaction gravitationnelle s'exerce bien entre ces objets mais à l'échelle de leur masse cette interaction est si faible qu'elle est incapable de vaincre ne serait que les frottements de l'air qui sépare les objet.
Pour que des objets s'attirent il faudrait qu'ils soient placés dans le vide spatiale