-r. ?- Quelle est la <au:e de(es mouvementt orbitaux I

aConnaîtrcIorganlsation
d! systèmesotaire.
planètes
altour desPtanètes.
pourquoiles
tournentaLrtour
du Soleilet lessatellites
a Expliquer
o! d€ contact,
€t d âutresifte|actons,à distance
a Utiliseruneanalogie
entrelê gravitation
gravitatlonnelte
entre
les
objets.
qLe
dépend
de
lê
dist.nce
a Savoir I interaction
3fiElf,llll
Lâplanètesâturnepossèdedes
de mêmeque
anneauxqui gravitentautourd'eLLe,
lesétoilesde la galaxiedu TourbilLon
Sravitent
autourdu centregâtactique.
estla<au:e
de(esmouvementt
orbitaux
I
-r.?- Quelle
iEElEftffi
commet athlèteretienttemârteâu
quit faittourner,
pourluicommuniquer
delavitess
laTerreretientLâLunesursonorbite.
.J
a-t-ilde
oudediflérent
<ommun
entre
Qu'y
(e5intera(tions
?
iffiffiï
l ?
raimantâttiretacléenacier.
éloigne
liimantI
Queva-l-il:eproduire:ion
tei A(TlVlTÉ5
derpageiiuivànte5
vont
vou5aidêrà répondre
est-ce qui nnaintientptanètes
et sateftitessur leur orbite autoundu Solei[?
Huit ptanètesseutement
Lesautres corps du système solaire
Notre étoiLe,[e SoteiL,
est une bouie de gaz incandescent,
ayant une massecolossalei deux miLtiardsde milliards
de rrilliârdsde tonnessoit 2 x T0r0kg lÀ causede cette
masse,iLexercesur tout son entourageune actionattractive.C'estla gravitàtion-
Lâ gravitationretient aussiâutour du Soleitquelques
( ptânètes
das_
une multitude
naines)(dontPtuton),
plusieurs
mètres
à
(9),
quetques
dizaines
de
de
téroldes
(10),qui
de dimension,
ainsiquedescornètes
kilomètres
versnotre
solaire,
desconfinsdu système
Plongent
PaÉois
Huit planètesgravitentautour du Soleilsur des orbites
presquecircutaires.
PaÉantdu centre,on croiseMercure(1), puisVénus(2), la
câl
Terre(3) et Mars(a):ce sont desptanètestelluriques,
eltespossèdent
unecroûtesotide.
géantesgâzeuses
:]u piter(5),
Au delàsesituentlesptanètes
sâturne(6),uranus(7)et Neptune(8).
LoooinRessourcas
" oblets
L'expression
t dé5iqletotlt
<êleJtes
lei (orp5obseNable!
: êtoilet'
dansI'llnivers
làtellitel'
Plônète5,
(omètes'
àttêroides'
'
qàlaxie5
nêbuleutes,
étoile.Cesderniersobjetssont rangésdansla catégoriedes
( petitscorpsdu systèrnesolaire).
presqu€
totl ]
De plus,toujourssousl'effetde [a Sravitation,
quigrav]
[eursproPressatellites
tes lesplanètespossèdent
pas,
tent autour d'elLes: lVercureetVénus n'en Possèdent
ta Terreen possèdeun : la Lune,et Mârsen a 2. Danslétai
actueIdes connaissances,
Jupiteren possède63, Sâturne
27...
60,Neptuneau moins13,Uranus
]
dùdoc[ment
Extrayez
desinformationi
solaire
?
1. Queltes
sontlesptanètes
du système
existet il dans[e système
d'objetscélestes
2. Quellesâutrescatégories
sotaire
?
?
sursonentourage
3. Quetleestt'actiondu So[eit
?
4. Touteslesplanètesont eltesdessatetlitesnatureLs
autourduSolei[?
tournent-ils
du système
solaire
5. TouslesobjetscéLestes
(oncluez
:
à [a question
enrépondant
6. Rédigez
votreconclusion
( Qu'est-ce
surleurorbite?)
et lessatellites
quimaintientlesptanètes
i
Méthodep.199
y a-t-ië entne [e cri]$rilr'en'lenilr
ômaÂ69Ëe
Qaxe[[.e
p[.êr'ÈèÈe
d'qinefromdeet aeluiei'anmæ
1.Lapierreest retenuepar ['axe
2. La pierreest lâchée
a Surunplateau
tournant,
disposons
unebiltereliéepar
unfit à l'axe: tâ biLlereprésente
[a pierred'unefronde.
a Enregistrons
le mouvement
de la bitleavecuneweb
cam.Crâceau fitm obtenu,observons
les positions
successives
deLabilte(unechronophotographie).
. soulevons
l'aiguille
servantd'axe,afin de libérerla
bitlelorsqu'etle
pâsse
âu pointA.
partiedu
aAvec[a webcam,
enregistrons
[a seconde
mouvement
de la biLle.
(i"ronophol
ogràphie.
a Observons
ld se(onde
Le,coinRassourcas 0bservez
0n aPPette
(hronophotographie
5Ûr
uneimaqeûnique
laqtelleonà reportê
toùteslet Potition5
drrmobile'
su((estivet
1. QueLteest la traiectoirede la bitlelorsqu'elte
est retenuepar Laxe(fig.r) ?
2. Commentest modifiéecettetrajectoirequandon supprimeLe[ien
âvecl'âxe(Fig.2),
à pârtirdu pointA ?
Exploitez
vosobservations
3. Dansce dispositil
qu'estcequijouele rôted'unepLanète
? du Soleil?
4. Quetestte rôledu fil ? À quo;peuton [ecomparer
dans[e cas
d'uneplanète
tournantautourdu Soteit
?
5. Qu'adviendrait-itdes
ptanètes
[e soleildisparaissait
?
si subitement
6. Quetledifférence
y a-t-ilentrel'actiondu f;l et de I'axesur[a bitle,
et cel[edu Soleilsur
la planète?
(onduez
7. Rêdige/voue !o_(lr sionen répond"nlà Ia question:( QLrel[e
ènalogie
y a-t-ilentrele mouvementd'unefrondeet celuid'Lrneplanète? u
CHAPITRE
]3. LACRAVITAT
ON I'I
_.j
5
+ Méthodep.199
et"û
ilfe
Queiliiennôrliogi{s
}i m-t-ili
g rax{ù'k,qr
n1t:
ti.ôrf'lret !"'ôctii (êJ
ii: cl'rin :;ri rne.r
l.Action d'unaimantsur
unebi[[ed'acier
2.Inftuencede la distance
aimant-bitle
3.Actiond'unebille d'acier
sur un aimant
aUn penduLe
est constituéd'une a Rapprochons
L'âimant
de ta bitte, a Inversons
lespositions
de['aimant
bilte d'aciersuspendue
à une
toujours
enveiltant
à ce qu'ilsne
et de ta bilte: cette fois-ci,c'est
potence.En l'absence
d'aimant,
passeroucner,
I'aimântqui est suspendu
à [a
PUrSSenr
lô ôôn,'1,,1Â..r...ri"'l
potence.
de
ta
bille,
En
L'âbsence
o Observons
la nouvelte
inclinaison
lesfitsde suspension
sontverti
a Approchons
unaimantdetâ bilte,
du pendule.
en veillantà ce qu'ilsne puissent
passetoucher.Observons.
a Approchons
[a biltede I'aimant.
l-x
\
\
\
\
\
\
). ,,
Rasso4rc€s
Lo ooitr
une
e5t
Lagravitation
uniquemeN
interadion
qùe
atlractive'alors
i
entre I
interadiong
k5
I
deùtàimantsPeuvent
arlsriêtrerêPÛllivet: l
5e
deuxPôlesidentiquet
' deùxPôle5
repoussent
différenttlàttirenl'
o
N
r t l ] ] l
s
0bservez
1. Quetteestl'actionde I'aimant
sur[a biLte
d'acier(Fig.1)
?
2. Comment
estmodifiée
cetteactionsi on rapproche
t'aimantde[abille
(Fig.2)
?
3- QueLleest l'âctionde la bilLesur ['âimânt(F;g.3)
?
Exploitez
vosobservations
4. Quand['interaction
] .t 2)?
attract]ve
est elte[a ptusgrande(Fig.
5. Dansce dispositil
qu'estcequijouele rôtede laTerre? de la Lune?
6. EnLrtitisant
cetteanalogie,
commentestmodifiée
expliquez
l àg r à v i l à l i oen. f o n . L i odnel a d i s l a n reen l e d ê u \o b j e l ç .
7. Pourquoi
(ouinteraction)
peuton paflerd'actionréciproque
?
bille-âimânt
(oneNuer
8. Rédigez
votreconctusion
:
en répondânt
à la question
( QuelteanaLogie
y a-t-itentre[agravitation
et ['âttrâction
entreunebilted'acier
et un aimant? >
I98
Comparerles diversessortes
d'interactions
On dit qu'i[y a interactionentredeuxobjetsA et B lorsque
cesdeuxobjetsagissentmutuelLement
l'un sur I'autre: le
chientire surLemaître,pâr['intermédiaire
de Lâlaisse,
mâis
le mâîtreretientte chienentirânt surta laiss€.
Quelles sont les analogies et les différences entre
les différentes interactions suivantes ?
1.Etectricité
I
I
I
I
I
I
I
2. Magnétisme
I
I
Latige électrisée
pâr frottement
repousse[e
pêndutechargé
préalablement.
. Actionà distance
entre deux objets
chargés
étectriquement,
. ElledevientptusfaibLelorsqueLadistanceentreles
charges
augmente,
. ELle
peutêtreattractiveou répulsive,selon
Lessignes
descharges
portéespârlesdeuxobjets.
I
I
Uaimantattirc [e trombone en acier.
o Actionà distânce
entreun aimantet un objeten fer
(et quelques
ôutresmétaux)ou entredeuxaimants.
. EttedevientDtusfaible Lorsouela distanceentre
r armanret I oDjelenler âugmente,
. Entredeuxaimants,
l'actionpeutêtreuneattraction
ou unerépulsion
selonquelespôtesmisenprésence
sontdifférents
ou identiques.
3. Gravitation
4. Mécanique
LaTeûe retient le satellite sur son orbite,
. Actionà distance
entredeuxobjetsâyantunemasse.
. ElledevientpLusfaibtelorsquela distanceentreles
masses
augmente,
a Lactionentredeuxmâsses
esttoujoursattractive.
Lavoite du kitesurf tracte [e surfer.
celui-ciretient la voi[ê.
a Actiondecontactentredeuxcorps,
a Sile contactcesse,
L'action
nepeutpluss'exetcer
I
I
ouprnrr:. rncnlvmlor 199
I
;
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
Lagravitation gouvernetout I'Univers
I Deuxobjetspossédânt
chacun
unemasse
exercent
['un
surI'autreuneactionattractive:c'estla gravitation.
Lesystèmesolaire
I C'estgrôce
à tagravitationque[eSoleilmaintientchacunedeshuit ptanètes
qui l'entourentsur sonorbite
(Fie.1).llaction attractive (représentée
par lesftèches
jaunes)qu'i[exerceamèneLesplanètes
à décriredes
trajedoires
prâtiquement
(ftèches
circulaires
rouges).
Lessat€tlitesde ta Terre
r Qu'ils'agisse
de la Lune,sâteLLite
naturetdênotreptanètqou de tamultitudedesateLLites
(pourLa
artificiels
météo,latétévision,
[e 6PS...),
c'estl'actionattractive,
d'originegravitationnette,exercéepar lâ Terre,qui est
responsable
deteursmouvements
orbitaux,
Lesgalaxies
I AuxconfinsdeI'L,nive6,
galaxies
Les
observéês
autétes,
copesontconstituées
decentaines
de miLliards
d'étoiles (situâtion
1,page194).
Toutescesétoiless'attirent
mutuellement
sousl'effetde[agravitation.
! 'j'o
+ lest 3,pagen4
Comment agit [a gravitation ?
Dans[e mouvement
de [a Luneautourde la Terre,on
peutcomparer
l'effetd'attraction
dela gravitation
à la
forcequ'exerceunathLètesurlemarteâuLorsqu'ittefâit
tournerpourlui donnerde l'élân(FiC.
z).Toutsê passe
commesi la Luneétaitretenuepar[aTerregÉceà un
fit invisible.
Cependant,
i[ n'existe
aucunliensolideréelêntre
[aTerre
et [a Lune: lagravitâtionestuneactionquis'exerce
à
distance,
contrairement
à L'action
exercée
parl'athlète,
qui,lui,esten contactavec[e marteau,
par l'intêrmédiaireducâble.
LeSoLeiL
et lesptânètes,
séparés
demitLions
dekitomètres,sontsoumisà cettemêmeactionà distance.
Influencede [a distanceentre objets
fattraction gravitationnelLe
entre deux objetsest
comparable
à l'attraction
magnétique
entreunaimant
et unebitleou entredeuxaimants:toutes
deuxsont
desactionsà distance.
Lorsqu'on
approche
unaimantd'Lrne
billed'acier,cette
ciestattirée(rig3à).
Sion rapproche
encore
I aimant,
Labitleestâttiréeptusfortement.
C'estaussite caspour[a gravitation: l'attractionest
d'autantplusgrandeque lesmassessont proches,
Cetteactionattractive
estréciproque:sion
approche
la
(Fig3b).
billedeI'aiman!cedernierest
attirépartabitte
on parlealorsd'interactionentrelesdeuxcorps.
C'estaussile caspour[â gravitation: pârexempLe,
la
Luneexerce
uneàlrrà.liôn\ur laTerre;le5
mdrée\en
sontuneconséquence,
Remarque:
Ddrrle.dsdedeu*ainant,.
['àction
magrétiquepeutaussiêtrerépuLsive
pôles
i deux
ae même
natureserepoussent.
Cen estjamais
le caspourlâgrâvitation,quiesttoujoursattractivê.
ffiæEl
fffiMU{trerylL
dépendde ta distance
finterâctiongravitationneLle
séparantlesobjets.Etlediminuequàndla distance
augmente.Làgrâvitationest toujoursattractive.
) Iests 5 et 6.pagè 2o4
Nous soIîlnes otiirée3
Mâmeà disTonce,
Oui,nois
prusnoussotl]mes
pro€hæ,
plusnousnousoitirohs.
201
rr.u cnnvrr,qrtor
cueprrnr
Irg.1
la pomme
deNewton
pesle
tf 1665,la
sedédare
à Lofdes.
tsaac
Newton
intefiompt
seséludes
etserélugie
dans
lacômpagne
ôngla
seduLincolnshire.
(e5oit
talégendeveutque
pomme
enobseûdntla
chute
d'une
dafs
qu'ileutl'idée
50njaidin
desathéorie
delagravitalion
unive6elle
(rig.1): comme
ia pommgla tunedevrait
lomber
surla Terre,
( ècôlé' dea
mais
sonrnouvemenl
lafaitperpétue
emenl
tomber
Tefre.
5avitesse
lu permet
d'êlre
enorbile
planète.
autour
denotrc
quilaitlomber
C?sta rnême
force
lapomme
el quirnainlient
a
Lune
sursonorbite:
sans
elle,a lLnepa llaitenligne
arcte.
Newton
lma!nedelafcer
unepierre
ave(unevjlesse
ho zon([ig.2):a pierie
taledeplus
enp uséevée
fetombeÊit
deplus
en
plusoinelil arriveft
I unrnomenl
pour
oùsôtraje(toire
linrurvemit
suivre
lecontouf
deldTerrc
alors
unsateltedela
i elleaeviendrôit
Terre
comme
laLune
l
Fn1687,
pubiesalhéoredelagrôvitatiof
le savdnl
dôns
son
(ommune
L quelcen a ràùl€
dù
ot)vta\e
pincipiô
Phil1sophiae
nalualis
nathenatiû.
rnouvcmcni
dr làtuneel dercludê
Ladécouvefte
dela planète
Neptune,
en1841,
conslitue
une
qù lombc
idpomme
l
écatante
coîfirmalion
de.ellethéoe: à pôftrdesperturbalions 2.PouI{iu0rld
lunene10mb€
I e h pas
observées
dans
lemoLvemefl
delapènèle
uranlrs,
Urbain
LeVefrierprédit
plôrèle
l'existenre
d'une
aulre
elencaculemême
laposiqurèlait
l. Redrerrher
!rbdinle V€rriet
ton.('estbienà (etendroit
ducielqueNeplune
pdr
eslobsetuée
l,ôstfonorne
allemand
Galle.
lohan
Pluton
n'estplusuneplanète
!
Le24août2006,'Uni0n
astfofomique
quelque
inlemationale,
réunissanl
r i 9 . 3>
2 500aslronomes,
a décidé
d'ôter
à Pluton
sonstatul
deplanète
: i nêxiste
plusquehuitplanètes
dans
notrc
système
solôùe
I
qle l'Arnécan Cyde
t'eslen1910
Tombôugh
laitladécouverte
deplup
tm ; elleesl40foispluséloignée
que
possède
auSoleil laTerre.ulon
tfois
salellite5
nôturek
Charon,
découvert
en1978,
el deD(
satelliles
t lep usgrônd,
pluspetls,iomrnés
Hydra
(fig.l).
etNix,oil étédécouverts
en2005
(
Depuis
sadérouve(e,
panète,ô posédenombreux
cetle feuvième
problèmes
auxaslronomes
: parbiendesa5peds,
e e estlrèsdillérente
des
autfes.
Son
orbite
e liptiq!e
quelesdutres
esttèsallongée,
planètes
alo15
ont
desorbites
pesque
cir(ulaires.
Elletourne
autour
duSoeildans
ur planrndiné
pandôfsequel
del7'surl'édiptque,
pldnètes
lournenl
(Fig.
lesautfes
{).5a ^ tig.4
tôie esliffé eureà ceiedeldtufeo! dessôtelitesgdiéens
delupiter.
De
plutlarécenle
aécolverle,
en2005,
quepluton,
plus
delbbjet
Efitplusgros
t
éloi!réetdofllbrbite
eslincliné
de45'surl'écplique,
à ômené
lesôstrono(atélorie
mesàcréer
unenolvelle
dbbiels
céestes:
lesplanètes
naines,
dont
l. P0urque€sÊi50ntPlulon
à.t.elep€rdu50nnatrt
trisetPutonsofllesrepésentants
esplusgros.
deplanète
l
702
?. Quencequel'ér ptique?
l. Recredetlescôftctér
sliques
delbrbiledePuloû
viteet plusloinaver
ndegnvitationnelle
1.0dnrquelbLrt
utiliie.t.on
l'elleldefrorde
0 f t v l a l i 0 n n epl0eu ur n ei o n d e5 p a t i all e
?.tombiendefos f,rstiflàl-e e bénéfirié
de rel
eiietl
l . R e d r e f t hdeczsn f o r m a t osnul re m o d u l e
/lryrers€t 5urh sôtellite
Trtan.
pourexpédier
Commentfaire
unesonde
spatiôle
auxconlins
denotre
système
solêiie,5ans
tropdépenser
d'énergie
nialtendre
lfopdetemps
?
Laréponse
eslsimple
: demander
aLxplanètes
denous
aidetenutilisant
l'elfet
delondeqravitationnelle
I
Ceteffetconsiste
planèles
àutiliser
poura(élûeflasonde
les
: lorsque
lasonde
se
6ppr0chede
laplanète,
ell€subitsa
lorce
dtttraction
etsênlrouvedéviée.
Silaplanète
étaitimmobile,lô
perd|ail
sonde
cegaindevilesse
lorsqu'elle
s'en
éoigne.
t\4ais
comme
( sâjoute
laplanète
n à tellede a sonde,
tremplin
e5tenmouvement,
savitesse
qui
repart
dans
uneautre
direction
cakulée
à l'avance
plusélevée.
el avec
unevilesse
Le
gaindevitesse
estdelbrdre
dudouble
delavitesse
delaplanèle_
(a$iniHuygert
lnsonde
lancée
en1997
(tig.5),ô utilisé
à destinalion
desalurne
quatr€
govitalionnelle
10is
cetleassislance
: elleô frôlésuccessivemenl
Vénus
à deLx
repsetlaTefie
elJlpitet
dontlesurvola
parfailgagner
deux
ansdevoyale
àlliseul,
venant
àdestination
enjuillet
2004.
Cette
sonde
emportait
avec
ellee module,gu,,gerr
quis'est
posé
surlitan,
satellite
deSatune,
ef janvier
2005.
è
Spoutnik
t: lepremier
satellite
ailificiel
À tig.7
l. Àquelle
dateô commenré
l?xporôton
spôtiôle
l
2.Quelhs
mesurer
lesôlellte
tpouanrk
/
d t.ilpermhes
?
qu€lquc!
l. Re(her(hel
exempie5
dâpprra
tonsa(tuelles
dessdletesôrtli(ie5.
te 4 0ctobre
1957,
lepremier
saleJlite
artiliciel
Jpoùtik 1(Fig.6)
lut misenorbiteautouf
delaTefieparlafuséesoviétique
lemlork
(ti9.7),
débLrtant
ainsi
l'histoire
moderne
delô conquête
spatiale.
tl
s'a!issait
d'une
sphère
d'aluminium
de84kg,dtn diamètre
des8cm,
munte
dequatre
antennes.
le sy(èmede commuficalion
ernbaaqué
coûsislôit
en deux
émetteufi
radiqdestinés
à lrdnsmettre
la pression
et la température
de l'azote
conlenu
danslô sphère.
Cessiçnaux
devaient
éçalement
permettre
d'éludier
la propagatiof
desondes
dônslhlrnosphère.
lls
étaient
sulfisamment
puissanis
poufquelesÊdi0-amateu15
paruien( bipbip, dusalellite
nenlà côptef
lecélèbre
unpeupartout
surla
planète.
DuEnltroissemaines,
ledispositil
decommunkêlion
ô fona
lionné
corredemenlLatrôjecloire
deJpoutik 7,s0!mise
à l'altractlon
permit
terreslre,
aussi
dbblenir
desinfofmations
surrarofme
exacre
delôTerre
etsurladensité
delahauleatmosphère.
.tpoulrik
7effectuait
unerotation
aulour
delaTereen96minules.
[4ais
lafaible
allitude
desonorbite
(225km)l'arapidement
faitrenlrer
(onsumé
dantlâtmosphère,
0irils'est
trois
rnois
après
sonlancement.
plLrs
Depus,
de4000sôtellùes
drtificieh
ontétélan(és.
Unmillier
d?ntre
euxrestenl
aclifsel oft desmissions
vadées.
cHeptrnr
r:. recmvrr,ArtoN
203
I estezvosconna,ssances
1 Recopiezet complétez
à.Deuxobjets
possédant
une...exercent
l'unsurl'autre
uneaction..., dont la ... estresponsable.
Dansnotre
système
..., Les...gravitent
autourdu ... .
LaLuneesttesatellite,..delaTerre,tandis
que[etélesco.pespatialHubble(par exempte)en esr un satetlite
b. Pourque l'attractiondue à Ia... s'exerceentredeux
masses,
iLn est pasnécessâire
qu'ellessoienten ... . La
gfavitation
estuneactionà... .
c.On dit quetagravitationestune.,. entredeuxmasses
cârlesmassess âttirent féciproquement.
5
Comparez
dessituations
Voicideuxâstres,A,
de massema,
et B,de mass€rns,dans
quatresituationsdifférentes.
Cependant,
[orsque
la distânce
entrelesmasses...,I'interaction
devientplus... .
2
Vrai ou faux ?
Lespropositions
suivantessont-ellescorrectes?
â,Poufquedeuxmasses
s'attirent,iLfautqLr'ettes
soient
b. Lagrâviténe s'exercequ'entrelesastresdu système
sotaire.
c. ll n existeaucunliensolidequi maintienne
ensembLe
laTerfeet [a Lune,
d. C'estparceque lesobjetspossèdent
chôcunune
massequ'ilss'âttirentmutuettement.
e. Ptusellessontétoignées
et pluslesmassess'attirent.
f. C'estla Terrequiattire LaLune,laLunen'attirepasla
Terre.
Parrapportà lasituationa,diresi tesastresAet B s'at
TircnT
davantage,
autantoumo,,ridanslesautressitua
tionsb,cetd.Justifiez
lesréponses.
Faites la différence
6
a.Qu'ya-t-it
dedifférent
danscesdeuxsituâtions
?
b.Choisissez
gravitâtion
lemotquiconvient:lâ
estune
interaction
toujours
âttractive/ tépulsive,de
contact/ à
g. Lagravitationest uneactionâttfactiveà distance_
zl
S
N N
-T::_11
3
5
C-T----l
Choisissez[e bon mot
Recopiez
Laphrasesuivanteaveclesmots corrects,
Au centredu systèmesolaire,lesolell/ safelllteest une
pLanète
/ étoilegui rcTientpataimantation/ grcvitation
desplanètes/ étoiles au nombrc de huit / dix.
7
Motscroisés
Comptétez
ia grilleettrouvezle mot caché.
1
4
Etablissezune correspondance
2
On comparele mouvementde [a Luneâutourde[aTerre
(ou desptanètesâutourdu Soteit)à celuid'unefronde
fâisanttournerune
pierre(schémasci-après).
3
a. Quetssont lesélémentsdu schérnaâ qui,dansle
schérnab,correspondent
auxtermessuivants:
main ;fronde Ipiefte ; cercle?
6
b. Répondez
à ta mêmequestionen remptaçantle sys,
tèmeTerre-Lune
pâr Lesystèmesolâire.
204
lr
P
1. LaIerre en est une. 2. À caused'elle,le soleil âttireLa
Ie(e. 3. Touslesobjetsen possèdentune. 4.on l âppelLe
âussi lê plânète rouge. 5. Sateuitenaturet de lâ Tetre.
6. Èffetde l'interactiongravitationneUe.
t Solutions€n page251
Avez-vous
biencomprisle cours?
Lagravitationgouvernel'Univers
I
:
i
Jusiifierunesituation
Dansl'épisode
deTintinOna marchésu la Lune,Ie.apitaine :
12
-g
Faire une comDaraison
@
Aulancerdu
surlui-murn","0'
marteau,
L'ath
lètetourne
fi
dement
-avantde lâcherle marteau,
tl
"11ï:j"i:ï":i',,:î:ï,i;:ïi::i::i:[i::"ï;::
: c
..
. l_\plrquer
ooLrqLorAdon
sa càpr
urele,aorldire
Hdddo(.
--l
:
t 'l
'
:
Donner une explicationcorrecte
9
corrigez
lesphfases
suivantes.
:
a.C'est
parcequetaTerrepossède
unpôleNordet unpôle :
l.Dansquetbutt'athtète
tourne-t-it sur lui-mêm€?
Sudmagnétiques
qu'elleattirela Lune.
2. parquoilemarteauest-ilretenu
?
:
b.Sur[aLune,les
astronautes
peLrvent
fairedegrandsbonds :
cariln'y a pasde gravité.
10
Refaireun schéma
mâssesuspendueàunfilauxpointsl
fe
et B.Aurepos,its
sontàlaverticale. Refahes
le . héna ensuppo<ànt
- --fo
4. QueL[e
différenceessentielle
existe-t-iLavecL'interaction
attractivequis exerceentre[aTerreet la Lune2
i
:
:
o
ô
:
'
:
Prévoirce qui pourrait se produire
:
lmaginonsque [a gravitationsoit suffisammentforte
:
pourpermettre
à cesbi[esAet Bderoulersur
[eptanhori
13
Classerdes interactions
dessituationsoir s'êxercent
LesPhrasessuivântesreLatent
desinteractions
entreobjets
a.Jeannesoulèvedespetitsboutsde papiefavecunerègte
en ptastique
frottéesursonpulLdelaine.
Comment agit la gravitation ?
'l1
3.À quelmoment[e marteaus,éloignera_t_
il de L,athlète
?
5. finterâctionathlètemarteauest une interactionde
Cespendulessont constituésd'une
que [a gravité est beaucoupplus
importante.
i
j
zontat.
b. fantenneparabolique
pointesur LesaieLtite
Cârâ&ât.
.. Au tir à [a corde,l'équipe
de la 3" B a battu cettedespro-
f"r;;"r.
d.Crandmèrerécupèreuneépingteàtêtetombéesousun
meubte
srâceà
t,aiÀantdesa
boiteàcouture.
e. Mathiasâide
sonpèreàpousser
lavoitureen pannedes-
a
o
t
I
.:,-:
]
:
:
. C h o s i s s e z . p à r m i l e . \ . h e n ê s s u i v à n l s . r er e
t upirqeu-r :
sentele mieuxla suitedesévènements,
enjustifiantvotre
f. Lorsqu'ette
se brossetescheveux,sarahconstatequ'its
v ennenrsecollerà sonpeigne.
. Classez
cessituationsselonou'il s apit d interactions
de
, o . r t a .ot L ; d i . r d . r . e .
De quoi dépendla gravitation ?
14
Préciser l'influence de la distance
L e so e u x m a s s e s u s P e n duesen 1.4et N s'attirent(les
anglesont été très exagérés
surle schémâ).
. Reproduisez
et compLétez
le schémadansle casou tes
masses
sont suspendues
en
PetQ.
creprner:. u cnavLmor205
Utilisezceque vousavezappris
15
'17
Exercice
résotu
ljne bille en aciefest suspendue
è une potence.
Quandon approcheun âimant,elle s'immobilise
dans[a positionindiquée
suf [e schémâ.
Plus de Terre !
La Luneest représentée
sur sonorbiteautolrrde
lâTerre,
à intervaLLes
régua Reproduisez
et complétezce schémaavec
queLqLres
positionsde [a
Lunesi, par un coup de
baguette mâgique,on
supprimait
subitement
[a
Terre.
I-
Cettebille est soLrmise
à trois interactions:ceLtede
LaTerre,ce[e d€ l'aimantet celtedu fit.
'1.
Laquelle de ces interactions n'est pas une
interactionè distance?
2. Représentez,
par une ftèche partant de [a bille,
comment chacunede ces interactionsagit sur la
bilte.
18
Voicideuxsituâtionsoir deuxobjetssontsoumisà
uneinteraction:deuxbillesreliéespar un ressorttendu(a)et le
(b).
systèrne
Terre-Lune
@qmmmmrlmllrm
3. On éLoigne
un peu l'aimant.Représentez
sur un
schémala nouvellepositiondu pendute.Justifiez.
Solution
1. finteractionentreLefiLet ta billêestuneinteraction
de contdctet nonà distance.
2- LâimantattireLâbillehorizontâ
Lem€ntvers
tadroite{flècherouge).
L. TerreattireLabilleverticaLement
f
versle bas{ftècheveÉe).
Le fit maintientLêbilleen tir.nt
obLiquement
versle haut (ftèche
bLêue).
L
ti
l.Quellesimilitudeya
t ilentrecesieux situâtions
?
2. QuelLes
sont sont tesdifférences,
en palticulierpource
quiconcerne
quiLes
[adistance
sépâre
?
Quetletrajectoire?
Un astéroidese rapproche
de LaTerresuivantla ligneen :-- '
pojntilLés.llest
sournis
à son
interactiongravitationnette.
r
i
À voul ! -t Exe'dce t6
. Parrn
i lestrajectoires
suivantesde I astéro]de,qu€tles
sont
quisontimpossibles
ceLles
? Pourquoi
?
a
:
.
b
û
€
'16 On a enlevél'aimant
On utilisele mêmependulequedansl'exerciceprécédent,
rnaison supprimecomplètement['aimant.Représentez
ta
nouvetle
positiondu pendutelorsqu'it
s'imrnobilise,
âinsi
quelesflèchesverteet bleuedesinteractionsre51anæs.
206
P
l.
lv
19
3. L'aimant étênt
pLuséLoigné.
la force
a âttraction êntre
Luiet la bilteest plus
faibte.lependuleest
Comparaison de deux interactions
(l,
Le modèle planétaire de l,atome
Audébutdu xxesiècle,jean perrin,ErnestRutherford,
puis
NielsBohrproposent
un modèleplanétaire
d,atome:des
elec!rons
gravitentautourd'unnoyauchargépositivement.
1.Expliquez
pourqLroi
on a donnéà ce modèled'atomeLe
nomde< planétaire
> : quettes
anatogies
peut-onfaireentre
cemodèled'atomeet le systèmesolaire?
2.Quell-ôest
[anaturedesinteractjons
entrele noyauet les
électrons
d'unepaltettesastresdu
systèmesotaire
d,autre
part(méthode
page199)?
20
The Eârth speeds through the space ÀNctÀrj
TheEarthturnsaround the Sunin 365.25days.lt describes
a
plactically
circularorbit whoseradiusis 150000000km.
LCalculatethe covereddistanceby the Earthin oneyear.
2.Câlculate
the speed(in km/s) at wich rhe Earrhmoves
alofgits orbir.
2l
2. LapériodeorbitaLe
deVénusétanrde 224,7j,détermjnez
le rayonde sonorbite-
att
Interactions plus ou moins fortes
LaforceF d'interactiongravitâtionnelle
entredeuxmasses
M et m dépendde la vaLeur
de cesmasseset de [a distance
d quilessépare.Elles'exprimepar la retation:
M.m
,- ="_ "
ou ! est uneconstante.
,1,
Voiciquelques
situations
où deuxmasses
s,attirent:
o {
3 o (
)
-
uc),
Lapériodeest
le tempsnécessa
ireà la planètepourtaireun
tourautourdu
Soleit.
Parexemple,
pourtaTerr€,I=365,2SjerR = 150x 106km ;
pourPlars,
f'= 687j et R'= Z2gr 106km.
1 .V e, ' e r q J el e , a p p o rlt' e s t t e n e n e p o - r , t a t e r r . . r
Màrs
l ô
!:
d/2;
M ='Mt2
@
! =dla
22 Leslois de Kepter
Audébutdu xvl" siècle,l'astronome
allemand
Johânnes
Kepler
établit deslois qui gouvernentle mouvementdes
planètes
êutourdu Soleil.Enparticutier,
La3" Loide Kepler
relielespériodesorbitatesfdes pLanètes
autour du soteit
auxrayonsR
de leursorbites:
T, =n"
T'z =
tonstante
nt
x
EI
23
0
1
i
;
o
(
)
1. Clâssezces
situâtionsde l'attractionlô pLusforteà la ptus
laib'eerrrclesdpurna.,.. enju"titidntce, noi\
2. Parrapportà la situationà,combiende foischacunedes
âutresinteractions
est etLepLusforte ou plusfâible?
3. Proposezdeux
nouveltes
situations
oir l'âttractron
enrrcLes
deuxmasses
seraitneuffoisplusfaiblequ'ena.
24
Influence de la distance entre deux corps en interaction
Analogie:commeLaTerre
attirela Lune,L aimantattirela billeen acjer.
Deuxbillesen à.ier,lâncées
à la mêmevitessesufunetablehorizon
tale,passentà proximitéd'un aimant.Unewebcdmenregtstre
Leur
nrouvement.
On obtientla chronophotographie+
ci .antrc.
l. Quelleest I actiond'un aimantsurunebitted'acier?
z.Comment
estmodifiée
la trajectoire
d,!nebille?
3. Qu'est-cequi changequandon éloignela bjLtede l,aimant?
4.Quandl'interactionattractiveest ellela ptusgrande?
5. EnutilisantcetteanaLogie,
expliquez
commentla gravitation
dépend
de la distanceentredeuxobjets.
DeuxbiLles
d'acier
,"
a,
O
..,1
"
O
af
/ - r O O O O O * € l
( l O a lr a
O'-a
*..
\\\
,ri."",\:1
"Lespôsltionssucce$ives
d€ Labill€
soft feporléessur lâ méme imâg€
cr.r,rptrne
rr.r,rcnlvrrar
oru 207
Lespagesde l'apprentichercheur
25
Naissanced'une famille
a lly a 4,5milliardsd années,
un immensenuagedegazet
de poussières
s'effondre
suf lui même.
IDll?ttEltttf
rolaire.
b féchâuffernent
dû à I'effondrementesttel qu aucentre
uneétoiles'allume : notreSolei[.
votre expticationen vous
[o1nvôG;rom'), Construisez
posantlesquestionssuivantes:
- à partirde quoi LeSoleilet lesplânètessesont-ilsformés?
-quelphénornènea permisà la màtièrede cesastresde
s aggtomérer
?
queseproduirat iLpourdeuxpoussières
placées
côteà
côtedansl'espace? Qu appelle-t-onaccrétion?
-qu'est cequimaintient
lesplanètes
surleurorbite?
. Lamatièrerestante
estsuffisante
pourquedesplanètes
et
leurssatellites
seformentêutourdu SoleiIparaccréiion.
d Deros lour\. le tou brllo.rin;t als en trdrsfo.n. el un
balletrégulier,
qui persisterc
j usqu'àla rnortdu Soleit,
dans
5 milliards
d'années.
26
Comment détecter ['interaction gravitationnelle
[xpliquez(ommenti'ettfoménotreryrtè
?
fattfaction grâvitationnelle
entredeuxobjetsusuels,particulièrement
faibLe,est difficiLeà détecter.Pourtant,en 1292,te physicienangtais
HenryCavendish
y parvient,grâce
à unebalancede torsionrrèssensibLe
qlr'ilamiseaupoint.
Auxdeuxextrémitésd'une baguette très[égèresontfixéesdeuxpetites
sphèresdeplomb.
et ,demassem= 730g.Labaguette
estsuspend
ue
ensonmilieupafunfitdetorsionrrèsfin
(50pmdediarnètre).Au
centre,
un miroiraenvoie
un rayonlumineuxsuf
unegrâduation.
Ledispositifpernret
de rapprocherdeuxgrosses
sphères
en plombA et B,
de 30 cm de diâmètre,de masseM = 158 kg,despetitessphères. et
ItTtlEtEt?,tll Expliqrer
(ettebalan(e
comment
a permir
à(avendirh
de
déte(er
gravitàtionnelle
I'interàdion
entre
deux
ma15e5.
;omtousaibEù Comptétezta vue de dessusâprèsvousêtre posétes
questionssuivântes:
en l'êbsence
desgrosses
sphères,le
fitsubit,ilunetorsion
?
en tacede quettegraduation [e râyonlumineuxest-jLréfléchi?
pr le..r'
prisencequ.l e,r .euretter.ur lespetite,îasses?
- queva t-ilse produirepour[a tige et [e rayonlumineux?
208
Ç
27
vr
(t,
Lesmarées,commentça marche?
lla faLLu
lestravauxde Newtonau xv esièctesur la gravitàtionpourcom_
menceràcomprendrelescausesdesmarées.
(u
x
C'estessentiellement
la tunequi estresponsâble
decesmouvements
de ftux
et reftuxdesocéâns.
Sila Lunen'exjstaitpas,lesocéansêuraientuneépais
seurfégutièreautourdê [aTerre(a).t"lajslê Luneest là (b) | E[e produ;t
un
renflementdesocéansenA et en C'
{maféehaute),ta ndisque leui épaisseur
djminueen D'et E'(marée
basse).
t&l
Deplus,lâTerre
tournesurelle même:sixheuresplustard (c),ellea effectué
un quartde tour.LepointA"setrouvealorslè otr l,épaisseur
desocéansest
la plusfaible:àmaréebasse.
al
Itrylffi
[xpliqùez
pourquoiily
adeûx
marée!
haute,
etdeux
marée,
barres
quotidiennement.
ti,ôrnvouterorn)EnconsidérantL
effetde la LunesLrrtesparcellesd,eaudes
océansenA,C,D et Eet sur la parcelleBau centrede taTene,posez
voustes
questionssuivantes:
- lâ L!ne attire-t-elleautantlesparce[esA
et B ?
-attire t-etteautantB et C ? pourquoi
?
queLle
en est [a conséquence
sur la massed'eaudesocéans?
commentsedépLace
tepointA?
-au bout de combiende tempsapproximativement
se fetrouve-titen face
de la Lune?
28
c"
six heuresptustard,maréebâsseen A
Lacomètede Hattey
Lacornètede HatLey
a unepériodede 76 ans,cequisignifiequ,elleeffectue
un rourcompLet
âutourduSoleiten
76 ans.
uneorbiretrese ipriqueLepo,nrte p.u. etoignedu Sote,t
:11êlos\Àde
\:tuedl5 u.d(un.tesà\rronom
{t;pl.elie)esr
qLes),tandrsqueL
ptusprorhe
(lepérihétie)
n'estqu'à0,59u.a.(t u.a.= 150millions
de kilomètres).
Sur[e schéma,quelquespositionsde la comète,ainsique les
datescorres_
pondantes,
sont repérées
sursatmjectoire.
[nutilirdntler
mott<attrà(tion
qravitàtionnelle
,, erpliquez
ryt
(omment
jjedela(omète
lavite
évolûe
lurràtraie(otre.
ftq RvgqaDl!> Comparezles distancesparcourues
dans t.jntervalLe
1948 1986et l'intervâtte1986-1982.
Commentévoluela vitessede déplacement
de la comètelorsqu,elle
se
rapprochedu Soleil? lorsqu,e[es,enéloigne?
- Enquetendroitde
lâtrajectoire
et à quellesdates
lâ vitesse
dedéptace
ment de la comèteest-ellemaxirnale? minimale?
CHAPITRE
13.LACRÀVITATION