sujet - profdephysique

ACCOMPAGNEMENT PERSONNALISÉ
NOTION DE CHAMP
PS
Exercice 1 : QCM
1. Un champ de gravitaton existe :
□ autour des planètes
□ autour de tout objet massif
□ autour de la Terre
2. Le champ de gravitaton est un champ :
□ scalaire
□ vectoriel
□ uniforme
3. Un objet placé dans un champ de gravitaton :
□ subit une acton mécanique atractve
□ est placé en orbite
4. Pour une planète donnée, l’intensité du champ de pesanteur
□ est partout la même
□ est constante
□ dépend de la distance au centre de la planète
5. L’intensité de la pesanteur est :
□ l’intensité de la force de gravitaton
□ la norme du champ de pesanteur
□ le poids
Exercice 2 : Champ de gravitaton et champ de pesanteur
1. Comment défnit-on la vertcale d’un lieu ?
2. Pourquoi, sur Terre, la vertcale d’un lieu n’est-elle pas confondue avec la droite
qui passe par ce lieu et le centre de la Terre ?
3. Quelle est la diférence entre champ de gravitaton et champ de pesanteur ?
4. Pourquoi dit-on que le champ de pesanteur s’identfe en première approximaton
au champ de gravitaton ?
5. Quelle est la valeur de l’intensité de la pesanteur à la surface de la Terre ?
Exercice 3 : Aimant en U
Le schéma ci-contre représente l’allure des
lignes du champ magnétque à proximité
d’un aimant en U.
1. Les lignes de champ à l’extérieur de
l’aimant forment-elles des courbes
fermées ?
2. Deux lignes de champ peuvent-elles se
croiser ? Justfer.
3. a. Quelle est la partcularité des lignes de champ dans l’entrefer de l’aimant (à
l’intérieur du U) ?
b. Comment qualife-t-on un tel champ dans cete zone ?
Exercice 4 : Chute d’un électron
On considère un électron, soumis à son poids, dans une région où règne un champ
électrostatque ⃗E .
1. a. Quels sont la directon et le sens du poids d’un objet de masse m ?
b. Rappeler la relaton entre le poids P, la masse m d’un objet et l’intensité du
champ de pesanteur terrestre g.
c. Calculer le poids d’un électron.
2. Déterminer les caractéristques (directon, sens et norme) du champ
électrostatque nécessaire pour compenser le poids de l’électron.
DONNÉE : charge élémentaire : e = 1,6.10-19 C, masse de l’électron : me = 9,1.10-31 kg
champ de pesanteur terrestre : g = 9,8 N.kg-1.
Exercice 5 : Satellites galiléens
Les satellites galiléens sont les quatre plus grands satellites naturels de Jupiter. Leur
découverte par Galilée en 1610 a contribué à metre en défaut le modèle
géocentrique de Ptolémée, communément admis à l’époque. En efet, après les avoir
interprétés comme étant des étoiles, Galilée a observé leur course autour de Jupiter
grâce à sa lunete astronomique, et en a conclu qu’il existait des astres tournant
autour d’un autre centre que la Terre.
Ces satellites s’appellent Io, Europe, Ganymède et Callisto.
1. a. À l’époque de Galilée, le modèle prédominant de l’Univers était que la Terre
était au centre de cet Univers, et que tous les astres gravitaient autour d’elle.
Qu’implique cete idée concernant le champ de gravitaton de la Terre ?
b. Comment expliquer que Io, Europe, Ganymède et Callisto tournent autour de
Jupiter et non autour de la Terre ?
2. a. Montrer que, pour Io par exemple, l’intensité du champ de gravitaton de la
Terre est négligeable devant celle de Jupiter.
b. Quelle devrait être la masse de la Terre pour que son champ de gravitaton soit
prédominant ?
DONNÉES : Masses : Jupiter MJ = 1,9.1027 kg ; Terre MT = 6,0.1024 kg ; Io MI = 8,9.1022 kg.
Distance Terre-Jupiter : D = 7,5.108 km, distance Jupiter-Io : d = 4,2.103 km.