Exercices et corrigés

Exercices Physique Chimie

Calcul de l’intensité du champ gravitationnel

Calcul de l’intensité du champ gravitationnel

Comprendre le Calcul de l’intensité du champ gravitationnel

Sur une planète lointaine nommée Exoplane, les scientifiques cherchent à comprendre comment la gravité influe sur la possibilité de colonisation humaine. Ils disposent de l’information que la masse de Exoplane est un peu différente de celle de la Terre.

Vous êtes un physicien assistant l’équipe de recherche, et votre tâche est de calculer l’intensité du champ gravitationnel à la surface de Exoplane pour déterminer si les conditions sont viables pour une future colonie.

Données fournies:

  • Masse de Exoplane \( M \): \( 4.5 \times 10^{24} \) kg (approximativement les trois quarts de la masse de la Terre).
  • Rayon de Exoplane \( R \): \( 5500 \) km (similaire à celui de la Terre).

Questions:

1. Rappeler la formule de l’intensité du champ gravitationnel \( g \) en un point situé à une distance \( r \) du centre de masse d’un corps céleste, où \( G \) est la constante gravitationnelle.

2. Calculer \( g \) à la surface de Exoplane en utilisant les données fournies.

3. Comparer cette intensité gravitationnelle avec celle de la Terre (approximativement \( 9.81 \) m/s\(^2\)) et discuter des implications pour la colonisation humaine.

Correction : Calcul de l’intensité du champ gravitationnel

1. Rappel de la formule

La formule pour calculer l’intensité du champ gravitationnel \( g \) à un point situé à une distance \( r \) du centre de masse d’un corps céleste est :

\[ g = \frac{G \cdot M}{r^2} \]

où :

  • \( G \) est la constante gravitationnelle, \( 6.674 \times 10^{-11} \, \text{m}^3 \text{kg}^{-1} \text{s}^{-2} \)
  • \( M \) est la masse du corps, ici Exoplane.
  • \( r \) est le rayon du corps, jusqu’au point où l’on calcule \( g \) (la surface de la planète dans ce cas).

2. Calcul de \( g \) à la surface de exoplane

Nous allons maintenant substituer les valeurs données dans la formule pour calculer \( g \) à la surface de Exoplane.

  • Masse de Exoplane \( M \) = \( 4.5 \times 10^{24} \) kg
  • Rayon de Exoplane \( R \) = \( 5500 \) km, que nous devons convertir en mètres : \( 5500 \times 1000 = 5.5 \times 10^6 \) m

Calcul du dénominateur \( r^2 \) :

\[ r^2 = (5.5 \times 10^6 \, \text{m})^2 \] \[ r^2 = 30.25 \times 10^{12} \, \text{m}^2 \]

Substitution dans la formule de \( g \) :

\[ g = \frac{6.674 \times 10^{-11} \, \text{m}^3 \text{kg}^{-1} \text{s}^{-2} \cdot 4.5 \times 10^{24} \, \text{kg}}{30.25 \times 10^{12} \, \text{m}^2} \] \[ g = \frac{301.333 \times 10^{13}}{30.25 \times 10^{12}} \, \text{m/s}^2 \] \[ g \approx 9.96 \, \text{m/s}^2 \]

3. Analyse du résultat

La valeur calculée de \( g \) pour Exoplane est de \( 9.96 \, \text{m/s}^2 \). Comparons cela à la gravité terrestre, qui est d’environ \( 9.81 \, \text{m/s}^2 \).

La gravité sur Exoplane est donc légèrement plus élevée, mais reste très proche de celle de la Terre.

Conclusion

Le calcul montre que la gravité sur Exoplane est très proche de celle sur Terre. Cela signifie que les conditions physiques sur Exoplane pourraient être confortables pour les humains en termes de gravité.

Les structures et les technologies conçues pour fonctionner dans des conditions gravitationnelles similaires à celles de la Terre seraient également adaptées à Exoplane.

Ces résultats sont favorables à une éventuelle colonisation ou à des missions exploratoires humaines sur cette planète.

Calcul de l’intensité du champ gravitationnel

D’autres exercices de physique premiere:

0 commentaires

Soumettre un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Compression Adiabatique et Ses Effets

Compression Adiabatique et Ses Effets Comprendre la Compression Adiabatique et Ses Effets Dans un laboratoire de physique, un cylindre métallique équipé d'un piston contient un gaz parfait (hélium). Le système est isolé thermiquement. Initialement, le gaz est à une...

Analyse du mouvement d’un avion

Analyse du mouvement d’un avion Comprendre l'Analyse du mouvement d’un avion Un avion de ligne effectue un vol transatlantique entre Paris et New York. Lors du vol, le pilote doit effectuer une montée pour éviter une zone de turbulence. L'avion commence sa montée à...

La loi de la gravitation universelle

La loi de la gravitation universelle Comprendre La loi de la gravitation universelle Dans l'univers, chaque masse exerce une force d'attraction gravitationnelle sur toute autre masse. Cette interaction fondamentale est décrite par la loi de la gravitation universelle...

Descente d’un Skieur sur une Pente Enneigée

Analyse des Forces lors de la Descente Comprendre l'Analyse des Forces lors de la Descente Un skieur de masse 70 kg descend une pente inclinée à 30° par rapport à l'horizontale. La coefficient de frottement cinétique entre les skis et la neige est de 0.05. Données:...

Étude du mouvement d’une voiture

Étude du mouvement d'une voiture Comprendre l'Étude du mouvement d'une voiture Une voiture de sport commence à accélérer à partir du repos sur une route droite. Son accélération est constante. Données Masse de la voiture : \( m = 1500 \, \text{kg} \) Accélération...

Calcul de la constante de raideur k

Calcul de la constante de raideur k Comprendre le Calcul de la constante de raideur k Un étudiant en première année de lycée, Léo, décide de mener une expérience pour démontrer les propriétés élastiques des ressorts pour son projet de science. Il suspend un ressort...

Bilan des forces sur une masse suspendue

Bilan des forces sur une masse suspendue Comprendre le Bilan des forces sur une masse suspendue Une masse est suspendue à un ressort attaché au plafond d'un laboratoire. Le système est en équilibre vertical et le ressort est légèrement étiré à cause du poids de la...

Force de Réaction sur une Route Verglacée

Force de Réaction sur une Route Verglacée Comprendre la Force de Réaction sur une Route Verglacée En hiver, les routes verglacées posent un risque majeur d'accidents en raison de la réduction de la friction entre les pneus des véhicules et le sol. Il est crucial pour...

Principes de Newton dans l’Espace

Principes de Newton dans l'Espace Comprendre les Principes de Newton dans l'Espace Un petit satellite de communication est en orbite circulaire autour de la Terre. Pour simplifier les calculs, nous supposerons que l'orbite du satellite est parfaitement circulaire et...

Analyse du Mouvement d’un Camion

Analyse du Mouvement d'un Camion Comprendre l'Analyse du Mouvement d'un Camion Un camion transporte une charge de la ville A à la ville B sur une route droite. Le trajet total est de 180 kilomètres. Le camion commence son trajet à l'arrêt, accélère progressivement...