Physique-Chimie Terminale Spécialité
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Préparation aux épreuves du Bac
1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Modélisation des transformations acide-base
Ch. 2
Analyse physique d'un système chimique
Ch. 3
Méthode de suivi d'un titrage
Ch. 4
Évolution temporelle d'une transformation chimique
Ch. 5
Évolution temporelle d'une transformation nucléaire
BAC
Thème 1
Ch. 6
Évolution spontanée d'un système chimique
Ch. 7
Équilibres acide-base
Ch. 8
Transformations chimiques forcées
Ch. 9
Structure et optimisation en chimie organique
Ch. 10
Stratégies de synthèse
BAC
Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Description d'un mouvement
Ch. 12
Mouvement dans un champ uniforme
Ch. 13
Mouvement dans un champ de gravitation
Ch. 14
Modélisation de l'écoulement d'un fluide
BAC
Thème 2
3. Conversions et transferts d'énergie
Ch. 15
Étude d’un système thermodynamique
Ch. 16
Bilans d'énergie thermique
BAC
Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 17
Propagation des ondes
Ch. 18
Interférences et diffraction
Ch. 19
Lunette astronomique
Ch. 20
Effet photoélectrique et enjeux énergétiques
Ch. 21
Évolutions temporelles dans un circuit capacitif
BAC
Thème 4
Annexes
Ch. 22
Méthode
Chapitre 13
Exercices

Pour s'échauffer - Pour commencer

Savoir-faire - Parcours d'apprentissage

Pour commencerDifférenciationPour s'entraîner
Savoir utiliser les trois lois de Kepler
Savoir déterminer les caractéristiques de et d'un satellite
Savoir identifier les propriétés d'un satellite géostationnaire
Savoir établir et exploiter la troisième loi de Kepler

Pour s'échauffer

5
Trajectoire d'Uranus

Lors de sa révolution, Uranus passe au plus près du Soleil à une distance de  m et au plus loin à une distance de m.

Caractériser la nature de l'orbite d'Uranus.

6
Interaction gravitationnelle terrestre

Avec la mission Proxima, Thomas Pesquet est le dixième Français à s'être rendu à bord de la Station spatiale internationale (ISS), située à une altitude considérée constante et voisine de  km.

1. Schématiser la trajectoire de l'ISS en orbite autour de la Terre en indiquant le rayon terrestre et l'altitude .
Dessinez ici

2. Après avoir représenté la force exercée par la Terre sur l'ISS, donner l'expression littérale de cette force en précisant les unités de chaque grandeur.

7
Cérès, plus petite planète naine

Cérès se situe dans la ceinture principale d'astéroïdes. Depuis 2008, elle est classée comme une planète naine, intermédiaire entre un astéroïde et une planète.

D'après la première loi de Kepler, préciser comment se déplace la planète naine Cérès par rapport au Soleil.

8
Influence du rayon de l'orbite sur la vitesse

1. Rappeler les caractéristiques d'un mouvement circulaire uniforme.

2. Exprimer la vitesse orbitale d'un satellite en fonction du rayon de son orbite et de sa période de révolution .

3. En déduire l'évolution de si est divisé par .

9
Mars et ses satellites

Phobos et Déimos décrivent une trajectoire circulaire autour de Mars. Phobos se déplace suivant une orbite de rayon  km avec une période de révolution  j. La période de Déimos est de  j.

1. Énoncer la troisième loi de Kepler.

2. En déduire le rayon de l'orbite de Déimos.

10
Modèle de la trajectoire circulaire

Dans le cas d'une orbite circulaire, préciser la relation entre la valeur de la vitesse et celle de l'accélération.

Pour commencer

Première et deuxième lois de Kepler

11
Astéroïde Rhea Sylvia II Rémus - 2005

APP : Faire des prévisions à l'aide d'un modèle

On s'intéresse à l'astéroïde Rhea Sylvia décrivant une orbite elliptique autour du Soleil selon le schéma ci‑contre.

Chapitre 13 - Exercice 11 - Astéroide Rhea Sylvia II Rémus - 2005
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Crédits : lelivrescolaire.fr

1. Justifier la position du Soleil indiquée sur le schéma ci‑dessus en citant la loi de Kepler utilisée.

2. On suppose que les durées de parcours entre les points et , puis et sont égales. En utilisant une des lois de Kepler, donner la relation existant entre les aires et .

12
Comète 2P/Encke - 1786

APP : Faire un schéma

La comète de Encke est la seconde comète périodique découverte en 1786 après celle de Halley. Elle possède une période de révolution  a. Tout comme les autres objets célestes du système solaire, elle gravite autour du Soleil selon une orbite elliptique.

Chapitre 13 - Exercice 12 - Comète 2P/Encke - 1786
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Crédits : Celestia Team/Wikimedia

1. Schématiser la trajectoire de la comète autour du Soleil, sans souci d'échelle, en indiquant la position du périhélie (point le plus proche) et de l'aphélie (point le plus éloigné).
Dessinez ici

2. Illustrer la loi des aires sur le schéma précédent.

3. Préciser comment évolue la vitesse de la comète.

Caractéristiques du mouvement

13
Rencontre de la sonde Cassini avec Saturne

REA : Utiliser un modèle

Lors de sa mission d'exploration, la sonde européenne Cassini‑Huygens a livré les premiers clichés de Saturne, noté , de ses anneaux et de ses nombreux satellites, dont Titan, noté , le plus grand, de masse On considérera que son centre décrit une trajectoire circulaire autour de Saturne.

1. Représenter qualitativement sur un schéma Saturne, Titan et la force de gravitation appliquée sur Titan.
Dessinez ici

2. Donner l'expression vectorielle de cette force.

3. Exprimer l'accélération vectorielle de Titan en précisant la loi utilisée. Préciser ses caractéristiques.

4. Montrer que le mouvement de Titan est uniforme.

5. Montrer que l'expression de la vitesse orbitale de Titan autour de Saturne est . Calculer sa valeur.

Histoire des sciences
G. D. Cassini (1625‑1712), d'origine italienne, dirigea l'Observatoire de Paris sous Louis XIV. Il est connu, entre autres, pour la découverte de la grande tache rouge de Jupiter (1665), de quatre satellites de Saturne (1671‑1684) et de la division des anneaux (1675) qui porte son nom.

Données

  • Constante de gravitation universelle :  m3·kg-1·s-2
  • Rayon de l'orbite de Titan :  km
  • Rayon de Saturne :  km
  • Masse de Saturne :  kg
  • 14
    Station spatiale internationale (ISS)

    APP : Faire un schéma

    La Station spatiale internationale est occupée en permanence depuis sa mise en place en 1998. Elle est consacrée à la recherche scientifique dans l'environnement spatial. Elle se déplace à une altitude moyenne de 400 km au‑dessus de la surface de la Terre.

    1. Calculer la distance parcourue par la station au cours d'une seule révolution autour de la Terre.

    2. En déduire la période de révolution de la station si sa vitesse moyenne est environ  km·h-1.

    Donnée

  • Rayon de la Terre :  km
  • Supplément numérique

    Satellite géostationnaire

    15
    Alphasat, satellite géostationnaire européen

    REA : Utiliser un modèle

    Le satellite Alphasat a été mis en orbite géostationnaire par la société Arianespace depuis Kourou en 2013. Il a pour but d'assurer des missions de télécommunications. Il se déplace suivant une trajectoire supposée circulaire de rayon et possède une masse .

    Alphasat, satellite géostationnaire européen
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    Crédits : lelivrescolaire.fr

    1. Expliquer ce qu'est un satellite géostationnaire.

    2. Préciser le référentiel le plus adapté pour étudier le mouvement du satellite, assimilé à un point ponctuel .

    3. Dans le repère de Frenet, retrouver l'expression du vecteur accélération de tel que sa valeur est égale à .

    16
    Satellites météorologiques

    COM : Rédiger correctement une résolution d'exercice

    Les surveillances de la prévision à court terme et de l'évolution du climat sont notamment assurées par les satellites météorologiques NOAA et Meteosat. On suppose qu'ils gravitent autour de la Terre en orbite circulaire avec une période de révolution d'environ  min pour Meteosat et  min pour NOAA.

    1. Rappeler la propriété principale d'un satellite géostationnaire.

    2. Rappeler la période moyenne de rotation de la Terre.

    3. En déduire lequel des deux satellites peut être considéré comme géostationnaire.

    Doc.
    Photographie prise par NOAA
    Chapitre 13 - Exercice 15 -Tempête Boris
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    Crédits : Stocktrek Images, Inc./Alamy

    La photographie montre la rencontre entre la tempête Boris et Christina en juin 2008 dans l'océan Pacifique est.

    Exploitation de la 3e loi de Kepler

    17
    Eris, planète naine de la discorde

    APP : Faire des prévisions à l'aide d'un modèle

    Eris est considérée, de même que Pluton, comme une planète naine. Son orbite autour du Soleil est fortement elliptique. Sa période de révolution en année terrestre est  a et  a pour Pluton.

    1. Énoncer la troisième loi de Kepler.

    2. En déduire si le demi-grand axe de la trajectoire du centre d'Eris est plus grand que celui de Pluton.
    Justifier.

    18
    Callisto, lune de Jupiter

    REA : Utiliser un modèle

    Doc.
    Callisto, lune de Jupiter
    Callisto, lune de Jupiter
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    Crédits : Nostalgia for Infinity/Shutterstock

    Avec Io, Callisto fait partie des satellites naturels de Jupiter que Galilée a observés en 1610. Io gravite autour de Jupiter à une distance  km avec une période de révolution  j.

    Déterminer la période de révolution de Callisto sachant qu'elle est 4,5 fois plus éloignée de Jupiter que Io.

    19
    Rencontre entre Dawn et Cérès

    VAL : Respecter le nombre de chiffres significatifs

    En 2015, la sonde spatiale Dawn s'est mise en orbite quasicirculaire autour de la planète naine Cérès. Dawn a alors effectué ses révolutions autour de Cérès, de rayon  km à une altitude moyenne  km en 15 j. On rappelle la 3e loi de Kepler pour un mouvement circulaire uniforme :

  •  : période de révolution de Dawn (s)
  •  : rayon de l'orbite de Dawn (m)
  •  : constante de gravitation universelle égale à m3·kg-2·s-2
  •  : masse de Cérès (kg)

  • Déterminer la masse de Cérès.

    Une notion, trois exercices
    Différenciation

    Donnée

  • Conversion : u.a. km
  • 20
    Astéroïde Hermione

    APP : Extraire l'information utile

    Géocroiseur Toutatis
    Le zoom est accessible dans la version Premium.
    Crédits : lelivrescolaire.fr

    Hermione est un astéroïde qui gravite autour de son astre attracteur à une distance  u.a. avec une période de révolution de  a.

    1. Montrer que s2 ·m-3 à l'aide du doc.

    2. Déterminer le rapport de l'astéroïde Hermione.

    3. En déduire si Hermione gravite autour du Soleil.

    21
    Géocroiseur Toutatis

    RAI/ANA : Utiliser et interpréter des documents

    L'astéroïde Toutatis est considéré comme un géocroiseur, car son orbite est régulièrement proche de celle de la Terre. Sa distance moyenne au Soleil est égale à  u.a. pour une période de révolution de  a.

    1. Comparer le rapport du géocroiseur Toutatis avec le coefficient directeur de la droite du doc.

    2. En déduire si Toutatis fait partie du système solaire.
    Géocroiseur Toutatis
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    Crédits : lelivrescolaire.fr

    22
    Intrus

    VAL : Analyser des résultats

    Près de 80 satellites connus gravitent autour de Jupiter.

    Retrouver l'intrus qui s'est glissé dans la liste suivante :

    SatellitePériode Rayon de l'orbite (km)
    Io
    Europe
    Triton
    Callisto

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