Chapitre 2 : LA GRAVITATION Définition d`une force : Une force

Chapitre 2 :
LA GRAVITATION
●Définition d’une force :
Une force désigne l'interaction entre deux objets, une action mécanique capable
d'imposer un mouvement à un objet (ou corps). On distingue les forces de
contact et les forces à distances.
I-
La gravitation
La gravitation régit les mouvements des planètes autour du Soleil, les
mouvements de la Lune, et des satellites artificiels autour de la Terre, ainsi que
ceux des étoiles et des galaxies.
La gravitation gouverne l’Univers à grande échelle.
Le Soleil exerce une action attractive, à distance, sur chaque planète se
déplaçant autour de lui. Les planètes attirent aussi le Soleil mais cette action est
peu visible, car le Soleil a une masse beaucoup plus grande que celle des planètes.
Soleil et planètes sont donc en interaction attractive encore appelée gravitation.
De la même manière, la Terre exerce une action attractive sur la Lune (satellite
naturel) et les satellites artificiels.
1-Découverte de l’interaction attractive : la gravitation.
● Définition d’une interaction :
Action réciproque entre deux objets. Si un objet A agit sur un objet B,
alors l’objet B agit sur l’objet A.
● On distingue les deux types d’interactions suivantes :
-les interactions attractives : objets qui s’attirent.
-les interactions répulsives : objets qui se repoussent.
2-Définition de la gravitation :
● Définition de la gravitation :
La gravitation est une interaction attractive entre deux objets qui ont une
masse. Elle dépend de la distance et de la masse de chacun des deux corps.
● Comment varie l’intensité de la gravitation ?
- Plus la masse de chacun des objets est grande, plus ils sont attirés.
- Plus la distance entre les deux objets est courte, plus l’intensité de
l’interaction est élevée.
3-Exercices d’applications :
● Exercice 1 : F2 > F1 > F3
- Cas n 1 : force F1
D = 100 km
m = 1000 kg
m = 1000 kg
m = 1000 kg
m = 10 000 kg
m = 1000 kg
m = 100 kg
- Cas n 2: force F2
D = 100 km
- Cas n 3: force F3
D = 100 km
● Exercice 2 : F2 > F3 > F1
- Cas n 1 :force F1
D = 130 km
m = 1000 kg
m = 1000 kg
- Cas n 2: force F2
D = 50km
m = 1000 kg
m = 1000 kg
- Cas n 3: force F3
m = 1000 kg
D = 100 km
m = 1000 kg
4-Conclusion :
La gravitation est une interaction attractive entre deux objets.
Cette attraction augmente :
-quand la masse de chacun des objets augmente.
-quand la distance qui les sépare diminue.
II-Le poids
1-Définition :
●Définition du poids :
Le poids est l’action (ou force) due à la gravitation, exercée par la Terre
sur les objets placés dans son voisinage.
2-Caractéristique du poids :
● Le poids est une force, et comme toute force, il possède 4
caractéristiques :
1-une direction
2-un sens
3-un point d’application
4-une valeur
● Comme toute force, on le représente par un vecteur.
Schéma :
● Remarque importante :
On mesure la valeur d’une force avec un dynamomètre et elle s’exprime en
newton (N)
Montrer un dynamomètre
3-Détermination de la valeur du poids :
a-Expérience
Afin de déterminer la valeur du poids, on réalise une expérience.
On détermine la masse m de différents corps de masses différentes et pour
chacune de ses masses, on mesure avec un dynamomètre les différentes valeurs
du poids.
b-étude graphique
Graphique
masse
valeur du
(kg)
poids (N)
0,1
0,2
0,4
0,5
1
1,4
1,6
1,8
1,9
2,3
2,8
3,2
4
0,98
2
4
5
9,8
13,5
15,5
17,5
18,5
22,5
27,5
31,5
39
Détermination du coefficient directeur de la droite :
c-Observation :
La représentation graphique des variations du poids P d’un objet en fonction de
sa masse m est une droite passant par l’origine des axes.
d-Interprétation et conclusion
● Le poids et la masse sont deux grandeurs proportionnelles.
● Le coefficient directeur de la droite, appelé intensité du champ de
pesanteur et noté g, est voisin de 10. On a alors :
P = m●g
Unité
4-Remarque importante :
● La pesanteur est le fait que tout corps possédant une masse est attiré par la
Terre.
● L’apesanteur est le phénomène ressenti en l’absence de pesanteur, c'est-à-dire
qu’’un corps se trouve si loin de tout autre corps que la force de gravitation est
(pratiquement) nulle.
III-Exercices d’application :
1-Exercice 1 : Calcul du poids
La masse de Superman est de 80 kg.
1-Superman se trouve sur la Terre. Calculer la valeur du poids de Superman sur
la Terre.
2-Superman se trouve sur la Lune. Calculer la valeur du poids de Superman sur la
Lune.
3-Superman se trouve sur Jupiter. Calculer la valeur du poids de Superman sur
Jupiter.
Données :
g Terre = 9.8 N.kg-1
g Lune = 1,6 N.kg-1
g Jupiter = 24,8 N.kg-1
2-Exercice 2 : Détermination du champ de pesanteur de la planète
Mars.
Afin de déterminer la valeur du champ de pesanteur de la planète Mars, on
réalise une expérience.
On détermine la masse m de différents corps de masses différentes et pour
chacune de ses masses, on mesure avec un dynamomètre les différentes valeurs
du poids. L’expérience est faite bien naturellement sur Mars.
Masse (kg)
Poids (N)
Question :
0,1
0,4
0,3
1,1
0,5
1,8
0,8
3
1
3,7
1,4
5,1
1,8
6,7
2
7,4
2,4
8,9
1-Tracer la droite correspondant aux coordonnées du tableau.
2-Déterminer alors le coefficient directeur de la droite.
(Pour déterminer le champ de pesanteur de la planète Mars, il faut déterminer le
coefficient directeur de la droite. Le coefficient directeur de la droite sera
alors égal au champ de pesanteur de la planète Mars. )
Rappel mathématique: Soient deux points A(xA,yA) et B(xB,yB) d’une droite, le
coefficient directeur de la droite sera : coefficient directeur = (yB-yA) / (xB-xA)
3-En déduire la valeur du champ de pesanteur de la planète Mars.
4-Le comparer par rapport aux champs de pesanteur de la Lune et de la Terre.
Que pouvez-vous en conclure sur la masse de la planète Mars ?