Terminale générale | Physique-Chimie | Durée : 15 min | /20
Dernière mise à jour : 21 octobre 2026
Calculatrice autorisée.
a) Dans le référentiel héliocentrique, chaque planète décrit une ellipse dont le Soleil occupe l'un des foyers. (1,5 pt)
b) Le segment [Soleil–planète] balaie des aires égales pendant des durées égales. Au périhélie, la distance au Soleil est minimale : pour balayer la même aire, la planète doit aller plus vite. (2 pts : 1 pt énoncé, 1 pt conséquence)
c) \(\dfrac{T^{2}}{a^{3}}=\text{constante}\) (même valeur pour tous les corps orbitant autour du même astre attracteur). (1,5 pt)
On étudie la Station spatiale internationale (ISS) en orbite circulaire autour de la Terre.
| Grandeur | Symbole | Valeur |
|---|---|---|
| Constante de gravitation | \(G\) | \(6{,}67\times10^{-11}\ \text{m}^{3}\text{·kg}^{-1}\text{·s}^{-2}\) |
| Masse de la Terre | \(M_T\) | \(5{,}97\times10^{24}\ \text{kg}\) |
| Rayon de l'orbite (depuis le centre de la Terre) | \(r\) | \(6{,}78\times10^{6}\ \text{m}\) |
| Masse de l'ISS | \(m\) | \(4{,}2\times10^{5}\ \text{kg}\) |
a) \(F=G\,\dfrac{M_T\,m}{r^{2}}=6{,}67\times10^{-11}\times\dfrac{5{,}97\times10^{24}\times4{,}2\times10^{5}}{(6{,}78\times10^{6})^{2}}\approx3{,}6\times10^{6}\ \text{N}\). (3 pts : 1,5 pt expression, 1,5 pt calcul)
b) \(g=\dfrac{F}{m}=G\,\dfrac{M_T}{r^{2}}=6{,}67\times10^{-11}\times\dfrac{5{,}97\times10^{24}}{(6{,}78\times10^{6})^{2}}\approx8{,}7\ \text{m·s}^{-2}\ (\text{ou N·kg}^{-1})\). Le champ reste proche de sa valeur au sol : l'ISS n'est « qu'à » 400 km d'altitude. (3 pts)
On admet que l'ISS a un mouvement circulaire uniforme de rayon \(r=6{,}78\times10^{6}\) m (mêmes données que l'exercice 2).
a) L'accélération est centripète (dirigée vers le centre de la trajectoire), de valeur \(a=\dfrac{v^{2}}{r}\). (2 pts)
b) Seule force : la gravitation. Deuxième loi : \(m\,a=G\,\dfrac{M_T\,m}{r^{2}}\), soit \(\dfrac{v^{2}}{r}=G\,\dfrac{M_T}{r^{2}}\), d'où \(v^{2}=\dfrac{G\,M_T}{r}\) et \(v=\sqrt{\dfrac{G\,M_T}{r}}\). (3 pts)
c) \(v=\sqrt{\dfrac{6{,}67\times10^{-11}\times5{,}97\times10^{24}}{6{,}78\times10^{6}}}\approx7{,}7\times10^{3}\ \text{m·s}^{-1}\). (2 pts)
\(T=\dfrac{2\pi\times6{,}78\times10^{6}}{7{,}7\times10^{3}}\approx5{,}5\times10^{3}\ \text{s}\approx92\ \text{min}\) : l'ISS fait le tour de la Terre en environ 1 h 30. (2 pts)
Total : 5 + 6 + 9 = 20 points.