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DEVOIR SURVEILLE N°4, classe de 2nde 1
(20 points ; 55 min )
N.B. - Deux points seront réservés à la qualité de la présentation et de la rédaction.
- Dans la mesure du possible, et sauf indication contraire, toute réponse devra être
justifiée.
PHYSIQUE (11 points)
Exercice 1 ( 5 points)
Le satellite Phobos (considéré comme ponctuel) de la planète Mars décrit une trajectoire circulaire dont le
centre est confondu avec le centre de Mars. Le rayon de cette trajectoire a pour valeur r = 9378 km. On
considèrera que Phobos et Mars ont des masses régulièrement réparties autour de leur centre.
1. Exprimer littéralement (avec des lettres) la valeur FM/P de la force
exercée par Mars sur le
satellite Phobos.
2. Calculer la valeur de cette force.
3. Déterminer la valeur FP/M de la force
exercée par Phobos sur la planète Mars.
4. Faire un schéma en représentant les forces
et
. On utilisera l’échelle suivante : 1 cm
représente 2 x 1015 N.
Données :
- Masse de la planète Mars : mM = 6,42 x 1023 kg.
- Masse du satellite Phobos : mP = 9,6 x 1015 kg.
- Constante de gravitation : G = 6,67 x 10-11 SI
Exercice 2 (6 points)
On considère un objet O de masse m situé à la surface d’un astre A de masse M et de rayon R.
1. Soit g l’intensité de la pesanteur à la surface de l’astre. Quelle est l’expression littérale (avec des
lettres) du poids P de l’objet en fonction de m et g ?
2. Quelle est l’expression littérale de la force F d’interaction gravitationnelle exercée par l’astre A sur
l’objet O en fonction de G, m, M et R ?
3. On montre, qu’en première approximation P = F. En déduire que l’intensité de la pesanteur g à la
surface de l’astre de masse M et de rayon R est donnée par la relation :
4. Quelle est la valeur de l’intensité de la pesanteur gIo à la surface de Io, l’un des satellites de Jupiter ?
5.
a. Quel est le poids PIo d’un objet de masse m = 5,0 kg à la surface de Io ?
b. Quel est le poids PT de ce même objet à la surface de la Terre ?
c. Comparer PT et PIo.
Données :
- masse de Io : MIo = 8,9 . 10 22 kg