Chapitre 7

CHAPITRE 7 : La gravitation universelle
THEME : l’UNIVERS
ACQUIS DU COLLEGE
EVALUATION DIAGNOSTIQUE (AVANT le chapitre)
Je sais
= +1
Je crois
savoir
= +0
Je ne
sais pas
= -1
La force gravitationnelle est une force :
□ attractive
□ répulsive □ attractive et répulsive
La gravitation est une interaction entre deux objets qui ont :
□ une charge électrique □ une masse □ une énergie cinétique
La gravitation est responsable :
□ du mouvement des astres □ de la pesanteur
□ des phases de la Lune
Le poids est l’attraction exercée par : □ la Terre sur un corps
Le poids s’exerce de façon : □ verticale, vers le haut
Une force s’exprime en : □ N
□ kg
L’expression du poids est : □ P = m / g
□ un corps sur la Terre
□ verticale, vers le bas
□ N.kg-1
□P=mxg
□P=g/m
L’unité de la masse en physique est : □ g □ kg
En N.kg-1, l’ordre de grandeur de l’intensité de pesanteur sur Terre est : □ 10+2 □ 101 □ 100
/9
OBJECTIFS SECONDE
 Calculer la force d’attraction gravitationnelle qui s’exerce entre deux corps à répartition sphérique de masse.
 Savoir que la pesanteur terrestre résulte de l’attraction terrestre.
 Comparer le poids d’un même corps sur la Terre et sur la Lune.
I.
INTERACTION GRAVITATIONNELLE
En 1687, Newton décrit les mouvements des planètes et affirme que tous les corps s’attirent mutuellement : il parle alors
d’interaction gravitationnelle.
Il énonce la loi de d’interaction gravitationnelle :
Deux corps, notés A et B, de masses mA et mB, séparés par une distance d, exercent l’un sur l’autre des forces
attractives telles que :
FA/B = FB/A = G × mA × mB / d2
FA/B :
FB/A :
mA, mB :
d :
G = 6,67.10-11 N.m2.kg-2 : constante de gravitation universelle
Application aux astres
Calculer la valeur de la force d’attraction gravitationnelle exercée par la Terre sur la Lune.
Données : mTerre = 5,97.1024 kg, mLune = 7,35.1022 kg, dT/L = 3,83.105 km
II.
POIDS ET ATTRACTION GRAVITATIONNELLE :TP 10
1) Le poids
A la surface de la terre, tout objet de masse m est soumis à une force appelée poids, notée P telle que P = m × g
P :
m :
g :
2) La force d’attraction gravitationnelle
A la surface de la terre, tout objet de masse m est soumis à une force notée FT/m
D’après la loi de d’interaction gravitationnelle :
FT/m = G × m × mT / RT2
FT/m :
m :
mT :
RT :
G :
REMARQUE :
A la surface de la Terre, P = FT/m donc
m × g = G × m × mT / RT2
donc
g = G × mT / RT
Application : calcul de g à différents endroits du globe : TP 10
A Paris, g = 9,81 N.kg-1
A l’équateur, g = 9,78 N.kg-1
REMARQUE : la masse m d’un objet ne varie pas avec le lieu DONC si g varie alors P varie sur Terre.
3) Le poids lunaire
On montre facilement que gL = G × mL / RL = 1,6 N.kg-1 ~ gT ÷ 6
DONC le poids d’un objet sur la Lune est 6 fois plus petit que sur la Terre.
III.
Observation de la Terre et de l’Univers
Le premier satellite est soviétique : Spoutnik 1 en 1957 tout comme le premier vol habité par l’homme en 1961. Le premier
homme sur la Lune est américain : Armstrong en 1969.
Depuis des milliers de satellites ont été lancé soit pour observer la Terre (satellites géostationnaires) soit pour notre
système solaire (sondes spatiales inhabitées).
REMARQUE : tous les lancements se font depuis des bases proches de l’équateur là où l’attraction gravitationnelle est la
plus faible.
REMARQUE : les conditions du lancement (hauteur du lancé et vitesse initiale) ont une influence sur la trajectoire du
satellite : TP 9