1ière S Partie 3 : Champs et forces Chapitre 3 Champ de pesanteur 1. Loi de gravitation universelle Deux objets A et B de masse respective mA et mB, dont les centres sont séparés par une distance d, exercent l’un sur l’autre des forces attractives (forces d’attraction gravitationnelle), et ayant même intensité : FA / B FB / A G m A mB d2 Avec les unités suivantes : o Les forces en N o Les masses en kg o La distance en m o G est la constante de gravitation universelle G= 6,67.10-11 m3.kg-1.s-2 Vectoriellement, on a : Tout corps massique exerce donc une action d’attraction gravitationnelle sur un autre corps massique : il existe donc un champ de gravitation autour d’un corps massique. Le champ gravitationnel qui existe autour d’un objet massique est un champ vectoriel. Il est centripète : toutes les lignes de champ sont orientées vers le centre du corps qui en est à l’origine. (fig 3 p 249) Ceci est valable pour tous les corps massiques existants dans l’univers. Cependant, lorsque le corps massique est une planète, et plus particulièrement la Terre, on parlera alors de champ de ………………………… 2. Champ de pesanteur Appliquée à la Terre, la force d’attraction gravitationnelle s’appelle le poids P . C’est une force qui s’exerce sur tout corps massique au voisinage de la Terre, selon la verticale vers le bas. Rappel : P = m*g avec P en N, m masse du corps qui subit l’action de la Terre en kg g est l’intensité de pesanteur en N.kg-1 g = 9,81 N.kg-1 au voisinage de la Terre 18/04/2017 Page 1 sur 3 1ière S Partie 3 : Champs et forces Appliquée à la Terre, le champ de gravitation est appelé champ de pesanteur g défini tel que : P g m g , le champ de pesanteur est vertical, vers le centre de la Terre, tout comme le poids P Sa norme (ou valeur) se note g et s’appelle « intensité de pesanteur » Remarque : dans un domaine restreint, au voisinage de la Terre, on peut considérer que le champ de pesanteur est uniforme. (dans la salle de classe par exemple…) 3. Applications a. Naruto défit la loi de la gravitation établie par Newton 1. Calculer la force exercée par la Terre sur Naruto, de 2 façons différentes 2. Même question pour Spiderman. 3. En déduire l’expression de g en fonction de G, mT, RT et h 4. Retrouver la valeur de go, l’intensité de pesanteur à l’atitude 0. Données : mnaruto = 65 kg Mspiderman = 80 kg Le rayon de la Terre : RT = 6,375.103km Masse de la Terre : mT = 6,0.1024kg Le centre de gravité de nos héros est à une altitude h = 3 m 18/04/2017 Page 2 sur 3 1ière S Partie 3 : Champs et forces b. Le capitaine Haddock surpris par l’action gravitationnelle de la Lune Grâce au satellite d’observation du professeur Tournesol, toutes les données nécessaires ont été recueillies et le départ pour la lune est imminent. La fusée est enfin prête, et les amis du professeur s’en vont ! Mais quelques surprises attendent les voyageurs. A l’aide calculs, expliquer au Capitaine ce qui lui arrive… Données : Aide : calculer l’intensité de pesanteur de la Lune et de la Terre ; en déduire le poids du capitaine sur la Lune puis sur la Terre et conclure… En plus du cours : ex 5,10,12, 15 (à faire seul)p 252 à 254 18/04/2017 Page 3 sur 3