Partie 3 : Champs et forces 1ière S Chapitre 3 Champ de pesanteur

Partie 3 : Champs et forces 1ière S
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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 :
2
// dmmG
FF BA
ABBA
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

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Appliquée à la Terre, le champ de gravitation est appelé champ de pesanteur
g
défini tel que :
m
P
g
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

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b. Le capitaine Haddock surpris par l’action gravitationnelle de la Lune
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
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…