01 76 38 08 47
Logo Kartable
AccueilParcourirRechercheSe connecter

Pour profiter de 10 contenus offerts.

Logo Kartable
AccueilParcourirRechercheSe connecter

Pour profiter de 10 contenus offerts.

  1. Accueil
  2. Terminale
  3. Physique-Chimie
  4. Méthode : Utiliser la troisième loi de Kepler pour déterminer le rayon d'une orbite

Utiliser la troisième loi de Kepler pour déterminer le rayon d'une orbite Méthode

Sommaire

1Rappeler la troisième loi de Kepler 2Exprimer le rayon de l'orbite 3Convertir éventuellement la période de révolution 4Effectuer l'application numérique 5Convertir, éventuellement, le rayon de l'orbite en kilomètres

La troisième loi de Kepler permet de déterminer le rayon de l'orbite d'un corps en révolution autour d'un astre.

Déterminer le rayon de l'orbite de la Lune sachant que sa période de révolution autour de la Terre est de 27,3 jours.

Données :

  • constante de la gravitation universelle : G= 6{,}67. 10^{-11} \text {N.m}^{2}.\text{kg}^{-2} ;
  • masse de la Terre : M_\text{T} = 5{,}98. 10^{24} \text{ kg}.
Etape 1

Rappeler la troisième loi de Kepler

On rappelle la troisième loi de Kepler que vérifient les satellites en orbite autour d'un astre.

D'après la troisième loi de Kepler, le rapport \dfrac{T^2}{r^3} est identique pour tous les corps en orbite autour d'un même astre.

On peut montrer que sa valeur est égale à \dfrac{4 \pi^2}{G\times M} où M est la masse de l'astre attracteur.

Dans le cas d'un satellite en orbite autour de la Terre, on a donc :

\dfrac{T^2}{r^3} = \dfrac{4 \pi^2}{G\times M_T}

Etape 2

Exprimer le rayon de l'orbite

À partir de la troisième loi de Kepler, on isole le rayon de l'orbite du corps en révolution autour de l'astre.

À partir de la troisième loi de Kepler :

\dfrac{T^2}{r^3} = \dfrac{4 \pi^2}{G\times M_T}

On isole le rayon r.

On commence par écrire la relation dans laquelle les deux termes sont inversés (pour que r soit au numérateur) :

\dfrac{r^3}{T^2} = \dfrac{G\times M_T}{4 \pi^2}

D'où :

r^3 = T^2 \times\dfrac{G\times M_T}{4 \pi^2}

Soit :

r =\sqrt[3]{\frac{T^2\times G \times M_T }{4 \pi^2}}

Etape 3

Convertir éventuellement la période de révolution

Le cas échéant, on convertit la période de révolution donnée pour qu'elle soit exprimée en secondes (\text{s}).

Ici, la période de révolution de la Lune est donnée en jours, on la convertit donc en secondes (\text{s}) :

T=27{,}3 \text{ jours}

T=27{,}3 \times 24 \times 3 \ 600 \text{ s}

T=2{,}36.10^6 \text{ s}

Etape 4

Effectuer l'application numérique

On effectue l'application numérique, la période de révolution devant être exprimée en secondes (\text{s}) et le rayon étant obtenu en mètres (\text{m}).

On a donc :

r =\sqrt[3]{\frac{(2{,}36.10^6)^2\times 6{,}67. 10^{-11} \times 5{,}98. 10^{24} }{4 \pi^2}}

r=3{,}83.10^8 \text{ m}

Etape 5

Convertir, éventuellement, le rayon de l'orbite en kilomètres

Le rayon de l'orbite ayant été obtenu en mètres (\text{m}), on le convertit, éventuellement, en kilomètres (\text{km}).

On a :

r=3{,}83.10^8 \text{ m}

Soit :

r=3{,}83.10^5 \text{ km}

Le rayon de l'orbite de la Lune autour de la Terre est donc d'environ 3{,}83.10^5 \text{ km}.

Voir aussi
  • Cours : Le mouvement d’un corps céleste dans un champ de gravitation
  • Méthode : Montrer que le mouvement d'un corps en orbite autour d'un astre est uniforme
  • Méthode : Obtenir l'expression de la vitesse d'un corps en orbite autour d'un astre
  • Méthode : Retrouver la troisième loi de Kepler à partir de l'expression de la vitesse du corps en orbite
  • Méthode : Utiliser la troisième loi de Kepler pour déterminer la période de révolution d'un corps en orbite
  • Méthode : Déterminer l'altitude d'un satellite géostationnaire
  • Exercice : Connaître la première loi de Kepler
  • Exercice : Différencier aphélie et périphélie
  • Exercice : Connaître la deuxième loi de Kepler
  • Exercice : Connaître la troisième loi de Kepler
  • Exercice : Déterminer la période de révolution d'un astre à l'aide de son demi grand axe
  • Exercice : Déterminer le demi grand axe de l'orbite d'une planète à l'aide de sa période de révolution
  • Exercice : Utiliser la troisième loi de Kepler
  • Exercice : Déterminer les coordonnées du vecteur accélération d’un système en mouvement circulaire dans un champ de gravitation newtonien
  • Exercice : Déterminer les coordonnées d'un vecteur vitesse initiale dans un repère de Frenet
  • Exercice : Déterminer l'équation de la vitesse d’un système en mouvement circulaire dans un champ de gravitation
  • Exercice : Utiliser le repère mobile pour déterminer les propriétés de la vitesse d'un astre
  • Problème : Etablir la troisième loi de Kepler dans le cas d'un mouvement circulaire
  • Exercice : Exploiter les équations horaires du mouvement pour déterminer une vitesse
  • Exercice : Exploiter les équations horaires du mouvement pour déterminer une position
  • Exercice : Établir l’équation de la trajectoire du mouvement d'un corps céleste dans un champ de gravitation
  • Exercice : Connaître les caractéristiques d'un satellite géostationnaire
  • Problème : Etudier le mouvement d'un satellite géostationnaire
  • Exercice type bac : Mesure de la masse de Jupiter et du Soleil, centres étrangers 2022

Nos conseillers pédagogiques sont à votre écoute 7j/7

Nos experts chevronnés sont joignables par téléphone et par e-mail pour répondre à toutes vos questions.
Pour comprendre nos services, trouver le bon accompagnement ou simplement souscrire à une offre, n'hésitez pas à les solliciter.

support@kartable.fr
01 76 38 08 47

Téléchargez l'application

Logo application Kartable
KartableWeb, iOS, AndroidÉducation

4,5 / 5  sur  20259  avis

0.00
app androidapp ios
  • Contact
  • Aide
  • Livres
  • Mentions légales
  • Recrutement

© Kartable 2025