Sur une nouvelle feuille, créez un chapitre M.I.5 intitulé « Les conséquences de la gravitation universelle – Le poids sur Terre » puis faire l’activité 1.

Vous pouvez si vous le souhaiter imprimer le dessin de l’activité 2 pour vous faciliter le travail en classe.

.

Activité à faire avant le cours

.

Activité 1 : Calculs avec la formule de la gravitation universelle.

.

Comme indiqué précédemment, vous pouvez si vous le souhaiter imprimer le dessin de l’activité 2 pour vous faciliter le travail en classe.

Au chapitre précédent, nous avons déterminé la valeur de la constante de gravitation universelle : G = 6,67 × 10^-11 dans le système international d’unités. Calculez l’intensité de la force de gravitation en utilisant la Loi universelle de la gravitation :

.

Pour tous les exercices, vous détaillerez le calcul en 3 étapes comme indiqué dans l’exemple du 1° ci-dessous.

Voici 2 personnages; Marc et Sophie, qui travaillent dans un laboratoire.

On donne la masse de Marc : m₁ = 80 kg et la masse de Sophie : m₂ = 55 kg

1° Calculez l’intensité de la force de gravitation que Marc exerce sur Sophie.

Données : Distance entre Marc et Sophie : d_{(Marc-Sophie)} = 1 m. Masse de Marc : m₁ = 80 kg et masse de Sophie : m₂ = 55 kg (illustration en page 5 du module).

Exemple déjà rédigé (en 3 étapes) :

• Par définition de la force gravitationnelle : F = G × m₁ × m₂ / (d_Marc-Sophie)²
•  Application numérique : F = 6,67 × 10^-11 × 80 × 55 / 1² = 2,9348 × 10^-7
• Phrase réponse : La force vaut F = 2,93 × 10^-7 N (résultat en notation scientifique à 3 chiffres arrondie)

2° Calculez l’intensité de la force de gravitation que la Terre exerce sur Sophie.

Données : Rayon de la Terre : d_{(Terre-Sophie)} = 6370 km. (Attention à toujours convertir en mètre). On considère que Sophie est à cette distance d du centre de la Terre. Masse de la Terre : m_T = 5,92 x 10²⁴ kg et masse de Sophie : m₂ = 55 kg. (si nécessaire voir l’illustration en page 6 du module).

3° Calculez l’intensité de la force de gravitation que la Lune exerce sur Sophie

Données : Distance Terre-Lune : d_(Terre-Lune) = 384 000 km. (Attention à la conversion). On considère que Sophie est à cette distance d du centre de la Lune. Masse de la Lune : m_L = 7,35×10²² kg et masse de Sophie : m₂ = 55 kg (si nécessaire voir l’illustration en page 7 du module).

4° Calculez l’intensité de la force de gravitation que le Soleil exerce sur Sophie.

Données : Distance Terre-Soleil : d_{(Terre-Soleil)} = 1,50 x 10¹¹ m. On considère que Sophie est à cette distance d du centre du Soleil. Masse du soleil : m_S = 2,0 x 10³⁰ kg et masse de Sophie : m₂ = 55 kg (si nécessaire voir l’illustration en page 8 du module).

Si nécessaire, vous pourrez vérifier vos résultats en utilisant le module ci-dessous

Pour accéder au module « S’ENTRAÎNER : Exploiter l’expression littérale de la loi de gravitation universelle », cliquez sur le lien https://edu.tactileo.fr/GO et utiliser le code ci-dessous :

Pour tous les groupe-classe, utiliser le code 4CXX

.

.

Autres activités qui seront faites durant le cours

.

Activité 2 : Le poids ou la gravitation universelle ?

Les objets en orbite ou à la surface de la Terre sont soumis à l’attraction universelle qui est exercée par la Terre. Dans le langage courant, sur Terre, Cette attraction s’appelle « le Poids ». On parle alors de « Pesanteur Terrestre »

Vocabulaire : En cas d’absence de pesanteur on parlera d’apesanteur ou d’impesanteur.

Sur ce schéma, choisir le nom correct pour les interactions.

.

.

Question 1 – Associer :

Recopiez et complétez le tableau suivant en ajoutant des flèches pour associer les grandeurs qui se correspondent :

Satellite	Poids	Gravité
Camion	Gravitation universelle	Pesanteur

.

Question 2 – Utiliser le vocabulaire :

Recopiez et complétez la phrase suivante avec le vocabulaire proposé ci-après :

« L’attraction gravitationnelle ………………. s’exerce entre tous les objets qui possède une masse. Dans notre vie ……………………., on appelle « Poids » l’attraction gravitationnelle qui s’exerce entre …………… et ………………. »

Vocabulaire proposé : La Terre, universelle, quotidienne, un objet.

Question 3 – Dessiner :

Si vous ne l’avez pas déjà imprimé, reproduisez dans votre cours le schéma ci-dessus et dessiner sur ce schéma :

• Un autre segment fléché qui représentera le poids du camion (sans soucis d’échelle). (Aide : Voir Chap MI3 : Activité 6)
• Un segment fléché qui représentera l’attraction gravitationnelle subie par le satellite (sans soucis d’échelle).

.

.

Activité 3 : La satellisation

Visionner la vidéo suivante pour comprendre pourquoi un satellite ne tombe pas.

.

.

Recopiez et associer chaque schéma de lancer avec le titre correspondant :

Titre 1 : Lancer à vitesse de satellisation

Titre 2 : Lancer à vitesse lente

Titre 3 : Lancer à vitesse rapide

Titre 4 : Lancer à vitesse ultra rapide

.

.

Activité 4 : La trajectoire de la Lune et des satellites.

Utiliser l’animation suivante pour effectuer les réglages demandés.

Commencer par choisir la partie « Modèle »

.

.

1° Sur cette animation, vous pourrez observer un satellite en orbite. Choisir le satellite dans le volet à droite :

En combien de temps effectue-il son tour de la Terre (le temps est indiqué en min) ?

.

2° Toujours dans la partie « modèle », observez la  trajectoire de la Terre et de la Lune autour du Soleil. choisir le système à 3 astres dans le volet de droite :

En combien de temps s’effectue une révolution complète autour du soleil ? Pendant cette période, sur cette animation, combien de fois la Lune fait-elle le tour de la Terre ?

.

3° Vous pouvez aussi augmenter la masse du Soleil. Choisir :

Qu’arrive-t-il à la planète dans ce cas ?

.

4° Vous pourrez aussi supprimer la gravité en cochant la case « gravité inactive ».

Quel est le comportement de la planète à partir du moment où la gravité est interrompue ? (vocabulaire attendu : trajectoire = … , caractéristiques du mouvement = …).

Sur un même schéma, reproduire l’allure de la trajectoire un peu avant et un peu après ce moment critique (utiliser une règle).

.

.

Activité 5 : La naissance du système solaire

.

.

Questions :

1° Quel est environ l’age de notre système solaire ?

2° Quel rôle a joué la gravité pour former les planètes ?

3° Quelles sont les 4 planètes telluriques ?

4° La gravité a-t-elle aussi une action sur les gaz ?

.

.

Activité 6 – Je révise pour le Brevet : Savoir calculer

.

Utiliser la formule de la force de gravitation F = G × m₁× m₂ / d² pour calculer l’intensité F de la force d’attraction qui existe entre la Terre et la Lune.

On donne Masse de la Terre : m_Terre = 5,92 x10²⁴ kg et Masse de la Lune : m_L = 7,36 x10²² kg ; distance (Terre-Lune) = 384400 km (à convertir en m). On a toujours G = 6,67 ×10^-11 (unités SI)

.

.

Activité 7 : Jouer avec la gravitation

Utiliser FIREFOX le navigateur de Mozilla !

Cliquez sur l’image suivante pour accéder à l’animation

Choisir les paramètre pour réussir à faire apparaître la trajectoire de la Lune comme sur l’image ci-dessous (Preset = Soleil ; Planète et Lune).

En explorant plus loin les menus de l’animation de l’animation, vous aurez accès à d’autres types de systèmes solaires comme par exemple un système à 4 étoiles (Preset : « Four star ballet »). Attention ce système qui semble stable ne l’est pas très longtemps.

Combien de temps met-il à s’autodétruire ? : …

Et d’autres exemples. Bonne exploration

.

.

Bilan

Cliquez sur le lien suivant pour accéder à la CARTE MENTALE de ce chapitre

.