Activité expérimentale et documentaire N°1 (P15)

Activité expérimentale N°1 (P14)
1- Le poids et la masse :
Le poids terrestre d’un corps est une force correspondant à l’action de la Terre sur tout corps avec une masse se
trouvant à sa surface ou à son voisinage (z << RT) : son unité est donc le …………………………… dont le symbole est ……………
L’appareil servant à la mesure du poids d’un corps est le …………………………………………………………………………………………………………
La masse d’un corps est lié à sa quantité de matière : son unité est le ………………………………… dont le symbole est ………
L’appareil servant à la mesure de la masse d’un corps est la ……………………………………………………………………………………………………
a) Avec le matériel dont tu disposes, complète le tableau ci-dessous :
Masse m (en kg)
0
Poids P (en N)
b) Trace le graphique P = f(m) sur Terre.
c) L’allure de la courbe est une …………………………………………………………………………………………………………… C’est une fonction
…………………………………………… ce qui signifie qu’il y a ……………………………………………………entre ………………………… et …………………………
Le coefficient de proportionnalité est appelé intensité de la pesanteur, se note ……… Sur Terre, il vaut ……………………
d) Sur un astre, la relation entre le poids et la masse est donc :
e) Le poids d’un corps sur Terre varie légèrement en fonction de …………………………………… et de la ……………………………………
Sur la Lune, l’intensité de la pesanteur lunaire g(L) vaut 6 fois moins que sur la Terre, soit g(L) = ………………………………… ,
mais la masse est ……………………………, donc le poids sur la Lune du même corps est ………………………………… que sur la Terre.
2- La chute des objets et leur poids :
a) Dans le fichier « L’Univers », puis « TP gravitation », visionne « Expérience de Galilée mission Apollo 15 ».
- De la plume ou du marteau, lequel touche en premier le sol lunaire ? ……………………………………………………………………………………
- En quoi cette expérience est-elle surprenante ? Que montre cette expérience ? ……………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
- Que se passerait-il si on faisait cette expérience sur la Terre ? Justifie. …………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
b) Réalise la chronophotographie vidéo sous Latispro de la vidéo « Chute verticale bille » (voir P6).
Pour l’origine, le centre de la bille sur l’image N°0. Pour l’étalonnage, la règle a une hauteur de L = 0,507 m. Pour le
sens des axes, sélectionne . Pour obtenir la vitesse instantanée v de la bille (en m·s-1), clique en haut de l’écran
sur « Traitements », « Calculs spécifiques », « Dérivée », glisse la courbe « Mouvement Y » dans la case « Courbe »
et clique sur « Calcul ». Pour obtenir le coefficient directeur de la droite v = f(t), clique en haut de l’écran sur
« Traitements », « Modélisation » glisse la courbe « Dérivée du mouvement Y » (voir P7).
- Quelle relation existe-t-il entre la vitesse instantanée de chute et le temps ? Justifie. ………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
- Compare la valeur du coefficient directeur à l’intensité de la pesanteur sur Terre. Que constantes-tu ? …………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
- La vitesse instantanée de chute d’un objet dépend-elle de sa masse ou de l’intensité de la pesanteur de l’astre ?
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... = ... x ...

3- Comparaison de deux mouvements : la chute d’une pomme sur Terre et la satellisation de la Lune.
a) Indique le référentiel d’étude et décris la nature du mouvement de l’objet d’étude (trajectoire et vitesse).
b) Fais un diagramme objet-action (en négligeant les frottements de l’air).
c) Représente les vecteurs force correspondants sur les deux chronophotographies.
d) Compare les deux situations. Que constates-tu ?
e) Le mouvement de ces deux objets d’étude est-il en accord avec le principe d’inertie (P7) ?
f) Avec l’animation « canon Newton », explique ce qu’a dit Newton : « la Lune chute sur la Terre comme la pomme ».
4- La théorie de Newton : la force d’attraction gravitationnelle.
Newton (1642-1727) a été le premier à comprendre que la pomme qui tombe d’un arbre et la Lune qui tourne autour
de la Terre obéissent à une même loi et que leurs mouvements sont en fait de même nature.
La loi de la gravitation universelle s’énonce ainsi : « Deux corps quelconques s’attirent en raison directe de leur
masse et en raison inverse du carré de la distance de leur centre de gravité ».
Remarque : « en raison direct » signifie proportionnellement et la constante de proportionnalité s’appelle la
constante de gravitation universelle notée G = 6,67 · 10 -11 S.I.
a) Entoure l’expression qui traduit la relation entre F (en N), mA (en kg), mB (en kg) et d (en m).
FA/B = FB/A = G × 1 FA/B = FB/A = G × mAmB FA/B = FB/A = G × d2 FA/B = FB/A = G × mAmBd2
mAmBd2 d2 mAmB
b) Sur ton cahier, calcule le poids d’une pomme de masse de 150 g sur Terre et la force d’attraction exercée par la
Terre sur la pomme (RT = 6 375 km ; mT = 5,98×10 24 kg). Que constates-tu ? Compare les deux expressions.
5- L’attraction gravitationnelle dans notre système solaire :
a) Pourquoi les planètes restent à tourner autour du Soleil et les satellites naturels autour des planètes ?
Hypothèse : ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
b) Que se passerait-il si le Soleil venait à disparaître pour le mouvement des planètes ? Des satellites naturels ?
Hypothèse : ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Pour avoir la réponse, ouvre l’animation « système solaire », puis corrige tes hypothèses si nécessaire.
Schématisation d’une
chronophotographie du
mouvement de la Lune
autour de la Terre.
Chronophotographie de la chute d’une
pomme sur Terre.