Démonstrations mathématiques des lois de Kepler
Cette page présente les démonstrations mathématiques reliant les lois de Kepler à la loi de Newton sur la gravitation universelle. En utilisant la deuxième loi de Newton ΣFext=m×a et l'expression de la force gravitationnelle FG=G×M×m/r2, on démontre que l'accélération d'un corps en orbite est dirigée vers le centre de l'astre attracteur et a pour norme GM/r².
La démonstration de la troisième loi de Kepler est détaillée étape par étape. En partant de l'expression de la période orbitale T=2πr/v et en utilisant l'égalité entre la force gravitationnelle et la force centripète, on arrive à la formule T² = 4π² × r³ / GM. Pour une orbite circulaire, r correspond au demi-grand axe a, ce qui donne la forme classique de la 3ème loi de Kepler : T² = k × a³, avec k = 4π² / GM.
Highlight : La constante k de la troisième loi de Kepler permet de déterminer la masse de l'astre attracteur : M = 4π² × a³ / GT2.
Définition : Le repère de Frenet est un repère mobile utilisé pour décrire le mouvement d'un point sur une courbe. Il comprend un vecteur tangent à la trajectoire et un vecteur normal dirigé vers le centre de courbure.