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Physique 2nde Chap8 : La gravitation universelle
Chapitre 8 : La gravitation universelle
I. L’interaction gravitationnelle
1) Mise en évidence
a) Le poids d’un objet
Voir TP Projectiles
Voir Activité p.224
 Dans le référentiel terrestre, un objet lâché sans vitesse initiale tombe
verticalement.
 Dans le référentiel terrestre un objet pesant est donc soumis à une force
verticale : cette force est le poids de l’objet
 Le poids est une force verticale, il ne modifie donc que la composante verticale
du mouvement sans perturber la composante horizontale du mouvement.
 La direction du poids est la direction verticale qui correspond en chaque point à
la direction du centre de la Terre.
b) Le mouvement de la Lune
Voir Activité p.225 – Document 2
 Dans le référentiel géocentrique, la Lune a un mouvement circulaire.
 D’après le principe d’inertie, si la Lune n’était soumise à aucune force, son
mouvement serait rectiligne uniforme.
 La Lune est donc soumise à au moins une force. Celle-ci la « retient » lors de sa
rotation autour de la Terre. Cette force est exercée par la Terre et dirigée
vers son centre.
2) Interprétation et loi de Newton
 Au voisinage de la Terre, tous les objets pesants (une pomme, moi, la Lune) sont
donc soumis à une interaction à distance qu’exerce la Terre.
Newton a compris en 1867 que cette force est en fait une interaction à distance
entre masse et qu’elle permet d’étudier la chute libre des objets sur Terre, le
mouvement des projectiles (la balistique) et le mouvement des planètes et des
étoiles.
Il a ainsi énoncé la loi de la gravitation universelle :
 Tous les corps, du fait de leur masse, sont en interaction gravitationnelle.
Cette interaction gravitationnelle est une attraction mutuelle à distance.
 Chacun des deux corps A et B subit une attraction de la part de l’autre. Les
deux forces agissent sur le centre des corps A et B sont :
- de même valeur FA/B = FB/A
- alignées selon la direction qui relie le centre de A et le centre de B
- de sens opposé (soit vers A, soit vers B)
 La force attractive qui s’exerce entre deux corps A et B est:
- proportionnelle à leur masse mA et mB
- inversement proportionnelle au carré de leur distance
 Pour deux corps sphériques la valeur de la force a pour expression :
 G est la constante de gravitation universelle, elle vaut G = 6,67 . 10-11 SI
Exercice 5 p232
II. La force « poids »
1) Le poids sur la Terre
 Le poids est le nom de la force d’attraction qu’exerce la Terre sur un corps.
 Le poids est une force verticale qui est dirigée vers le centre de la Terre. La
valeur du poids est proportionnel à la masse m.

Physique 2nde Chap8 : La gravitation universelle
 La valeur du poids d’un objet de masse m à la surface de la Terre est donné par
P=mg avec g=GMT/RT2. g est la pesanteur.
 La masse de la terre vaut : MT = 5,97 . 1024 kg
Le rayon la terre vaut : RT = 6370 km = 6,37 . 106 m
La constante de gravitation vaut G = 6,67 . 10-11 SI
Avec ces valeurs on trouve que la valeur de la pesanteur est g = 9,8 N .kg –1
 Remarques :
- A haute altitude, il faut considérer que d = h + RT et on trouve alors que la
pesanteur est plus faible : g < 9,8 N .kg –1
- La Terre est aplatie aux pôles et dpoles<déquateur ce qui entraîne gpoles>géquateur
2) Le poids sur la Lune
 On peut définir le poids lunaire comme étant la force d’attraction qu’exerce la
Lune sur un corps.
 La valeur du poids d’un objet de masse m à la surface de la Lune est donné par
P’=mg’ avec g’=GML/RL2. g’ est la pesanteur lunaire.
 Avec les valeurs de ML et de RL on obtient : g’ = 1,6 N .kg –1
 Pour un même corps de masse m, le poids lunaire P’ est à peu près égal à 1/6ème
de son poids terrestre P.
3) Remarque sur les marées
En réalité un corps de masse m subit à la fois l’attraction gravitationnelle de la
Terre et celle de la Lune.
Pour un corps à la surface de la Terre l’attraction de la Lune est faible car celle-ci
est plus légère que la Terre et elle sera plus éloignée du corps considéré.
Il existe cependant des cas ou l’attraction de la Lune produit des effets très
importants.
 Les marées océaniques ont pour origine l’attraction gravitationnelle que la Lune
exerce sur les océans.
Voir Activité p.226
Exercice 7 p233
Exercice 9 p233
III. Application aux projectiles aux satellites
1) Un peu de balistique
Voir TP Projectiles
 Si on néglige les frottements de l’air, un projectile n’est soumis qu’à une seule
force : son poids. On dit qu’il est en chute libre.
 La trajectoire d’un projectile est soit verticale, soit parabolique.
 Le poids du projectile est une force qui agit suivant la verticale donc :
- la vitesse du projectile suivant l’horizontale est constante
- sa vitesse suivant la verticale varie
Exercice 10 p.233
2) Mise en orbite d’un satellite
Voir TP Satellites
Voir Activité p.227
 Un satellite (naturel ou artificiel) est comme un projectile soumis à une seule
force : l’attraction qu’exerce la planète ou l’étoile autour de laquelle il tourne.
 Un satellite est mis en orbite s’il es lancé avec une vitesse horizontale
suffisante appelée vitesse de satellisation.
 La trajectoire du satellite est alors incurvée par l’attraction gravitationnelle et
il adopte un mouvement circulaire ou elliptique.
Exercices 12, 13 et 14 p234