Les lois de Kepler
1ère : Dans le référentiel héliocentrique, le centre de chaque planète décrit une trajectoire elliptique dont le Soleil S est l’un des foyers.
2ème : Le rayon SM qui relie la planète M au Soleil S balaie des aires égales en des temps égaux.
3ème : T2a3=4π2G.MS
Mouvement circulaire uniforme de la Terre autour du Soleil
Système : Terre de masse MT
Référentiel : héliocentrique supposé galiléen
Bilan des forces : →F=GMTMSR2→uN |F en NM en kgR en mG=6,67⋅10−11 S.I.
2nde Loi de Newton : ∑→F=→F=MT⋅→a
→F=MT⋅→a⇔G.MTMSR2→uN
=MT(aT→uT+aN→uN)
⇔G.MT.MSR2→uN =MTaT→uT+MTaN→uN
Donc, par identification : {MT.aN=G.MT.MSR2aT=0 ⇔ {aN=G.MSR2aT=0
Or si aT=0 alors dvdt=0 car par définition aT=dvdt.
Comme dvdt=0 alors la norme de la vitesse est constante.
Ainsi, si la trajectoire d’un objet en orbite gravitationnelle est circulaire alors son mouvement est uniforme.
Comme aN=v2R, on a donc v2R=G.MSR2 ⇔ v=√G.MSR |v en m.s−1MS en kgR en mG=6,67⋅10−11 S.I.
La période de révolution T est le temps nécessaire à l’objet (ici la Terre) pour faire un tour sur son orbite. La longueur L d’une orbite est égale au périmètre du cercle, soit : L=2πR
Donc v=LΔt=2πRT donc T=2π√R3GMS en utilisant l’expression de v trouvée précédemment.