On étudie les forces d'interaction gravitationnelle entre la Terre et le Soleil.
Données :
- Constante universelle de gravitation : G=6{,}67.10^{-11}\text{ N.m}^2\text{.kg}^{-2}
- Masse de la Terre : M_T=5{,}97.10^{24}\text{ kg}
- Masse du Soleil : M_S=1{,}99.10^{30}\text{ kg}
- Distance Soleil-Terre : d_{S-T}=1{,}49.10^8\text{ km}
Quelle est la nature de l'interaction entre la Terre et le Soleil ?
Si deux corps se touchent, il s'agit d'une interaction de contact. Dans le cas contraire, il s'agit d'une interaction à distance.
Dans le cas présent, les deux astres en se touchent pas : c'est donc une interaction à distance.
Il s'agit d'une interaction à distance.
Quel schéma représente les forces d'interaction gravitationnelle entre la Terre et le Soleil ?
Les forces gravitationnelles s'exerçant entre deux corps sont attractives et sont donc représentées par des vecteurs dirigés d'un corps vers l'autre.
Le schéma représentant ces forces est le suivant :

Quelle relation mathématique permet de calculer la force d'interaction gravitationnelle du Soleil sur la Terre ?
D'après la loi de gravitation universelle, la valeur de la force F qu'exercent des corps A et B l'un sur l'autre est :
F_{(\text{N})} = G_{(\text{N.m}^2.\text{kg}^{-2})} \times \dfrac{m_{A\ (\text{kg})}\times m_{B\ (\text{kg})}}{\left(d_{AB\ (\text{m})}\right)^2}
Avec les notations de l'énoncé, on a :
F_{S/T} = G \times \dfrac{M_{T}\times M_{S}}{\left(d_{S-T}\right)^2}
La relation mathématique qui permet de calculer la force d'interaction gravitationnelle du Soleil sur la Terre est :
F_{S/T} = G \times \dfrac{M_{T}\times M_{S}}{\left(d_{S-T}\right)^2}
Quelle est la valeur de la force d'interaction gravitationnelle du Soleil sur la Terre ?
D'après le question précédente, on a la relation :
F_{S/T} = G \times \dfrac{M_{T}\times M_{S}}{\left(d_{S-T}\right)^2}
Ici, il faut convertir la distance en mètres :
1{,}49.10^8\text{ km} = 1{,}49.10^{11}\text{ m}
D'où l'application numérique :
F_{S/T} = 6{,}67.10^{-11} \times \dfrac{5{,}97.10^{24}\times 1{,}99.10^{30}}{\left(1{,}49.10^{11}\right)^2}
F_{S/T} =3{,}57.10^{22}\text{ N}
La valeur de cette force est de 3{,}57.10^{22}\text{ N}.