C2 15-16

Épreuve de physique
Nom :
No :
C2, decembre 2015
Classe : 2de
Durée : 50 minutes
L’usage de la calculatrice scientifique est autorisé.
On Donne :
Constante de gravitation universelle
Masse de la Terre
Masse de la Lune
Rayon de la Terre
Intensité de la pesanteur sur la terre
Intensité de la pesanteur au sommet du Mont-Blanc
Intensité de la pesanteur sur la Lune
G= 6,67.10-11S.I
MT = 5,98. 1024 kg
ML=7,35. 1022 kg
RT= 6,38. 103 km
gT= 9,81 N/kg
gMB=9,79 N/kg
gL= 1,6 N/kg
Exercice 1 : Poids et masse d’un alpiniste (4 points)
Un alpiniste et son équipement représentent une masse de 100 kg.
1. a. Calculer le poids de l’alpiniste équipé au niveau du sol.
b. Même question au sommet du Mont-Blanc.
2. Le poids de l’alpiniste équipé dépend-il de son altitude par rapport à la Terre ?
3. Un compagnon de cordée de l’alpiniste a, au sommet du Mont-Blanc, le même poids que
l’alpiniste au niveau du sol. Quelle est sa masse ?
Exercice 2 : Poids et force d’attraction gravitationnelle (6 points)
La masse m d’un vaisseau spatial, destiné à l’exploration lunaire, est déterminée sur la Terre.
On trouve m=1,50 x 103 kg .
1. Calculer le poids du vaisseau spatial sur la Terre.
2. a. Quelle est la masse du vaisseau spatial sur la Lune ?
b. Calculer le poids du vaisseau spatial sur la Lune.
3. a. Calculer la valeur de la force d’attraction gravitationnelle exercée par la Terre sur le
vaisseau spatial lorsqu’il est à une altitude h= 10,0x10 km.
b. Préciser l’origine, la direction et le sens de cette force.
c. Représenter cette force sur un schéma faisant apparaître la Terre et le vaisseau spatial.
Exercice 3: Expression de la force d’attraction gravitationnelle (2 points)
Les centres de deux astres à répartition sphérique de masse sont situés à la distance d.
Que deviendrait la valeur de la force d’attraction gravitationnelle s’exerçant sur chaque astre si,
1. la masse de l’un des astres était multipliée par 2 ; les valeurs des autres grandeurs restant
inchangées. Justifier.
2. la distance d était multipliée par 3 ; les valeurs des autres grandeurs restant
inchangées. Justifier.
Exercice 4 : Mouvement d’un point de l’équateur (3 points)
Dans le référentiel géocentrique, la Terre tourne autour de l’axe polaire en 24h environ.
Le diamètre de la Terre est de 12 756 km.
1. Quel est le mouvement d’un point E de l’équateur dans ce référentiel ?
2. Quelle est la vitesse du point E dans le référentiel géocentrique ?
3. Quelle est la vitesse du point E dans un référentiel terrestre ?
Exercice 5 : Vitesse d’un satellite ( 5 points)
On considère un satellite de masse 500 kg en rotation autour de la Terre, à une altitude de
10 000 km.
1. Quel est le référentiel adapté à l’étude de ce mouvement ? Le définir.
2. Quelle est la trajectoire du satellite dans ce référentiel ?
3. Le satellite, dont la vitesse est constante, fait un tour sur son orbite en 5h47min. Calculer cette vitesse.
4. a. Quel est le nom de la force exercée par la Terre sur ce satellite ?
b. Donner l’expression de cette force et calculer sa valeur.