TP – Objectif Lune

Gravitation
universelle
Objectif Lune
Votre travail se décompose en deux parties :
 Dans un premier temps, nous allons étudier le moyen de mettre un satellite en orbite autour de la Terre.
 Puis, nous pourrons comparer la pesanteur sur notre satellite naturel, la Lune, par rapport à la pesanteur terrestre.
Première partie : Pouvons-nous ajouter un satellite à la Terre ?
Cliquer sur Démarrer, aller dans Programme, Logiciels de Physique, simulation Seconde et cliquer sur Satellisation.
Vous êtes sur la page d’accueil. Cliquer sur Lancer.
Pour modifier la valeur de la vitesse, cliquer dans le rectangle blanc et saisir une nouvelle valeur.
Par des essais successifs, répondre aux questions suivantes :
a. Que se passe-t-il si la vitesse de mise en orbite du satellite est faible ?
b. Que se passe-t-il si la vitesse de mise en orbite du satellite est plus importante ?
c. Que se passe-t-il si la vitesse de mise en orbite du satellite est très grande ?
d. Quelle est la force responsable de l’allure de ces trajectoires ?
e. Quelle force exerce à son tour le satellite sur la Terre ? Comment se fait-il que le mouvement de
la Terre vers le satellite ne soit pas perceptible ?!!
f. De quoi va dépendre l’orbite d’un satellite ?
Regarder l’animation de mise en orbite d’un satellite située dans le répertoire de votre classe :
Animation Ariane 5
g. Comment s’effectue la mise en orbite d’un satellite autour de la Terre ?
Deuxième partie : Promenons-nous sur la Lune.
Hergé avait imaginé dans les années 1950 les premiers pas de l’homme sur la Lune avec son
album : « On a marché sur la Lune ». Dans cet ouvrage le capitaine Haddock en scaphandre arrive
à faire des bonds sans efforts. Tintin affirme alors pour expliquer cela que la pesanteur sur la Lune
est six fois plus faible que sur la Terre…
15 ans plus tard, Armstrong posait le pied sur la Lune……
Regardez la vidéo: Les astronautes Cernan et Schmitt « dansant » sur La lune lors de la mission
Apollo 17.
Comment expliquer l’affirmation de Tintin :
« la pesanteur sur la Lune est réellement six fois moindre que sur la Terre »
Document :
En 1687, Isaac Newton a écrit un texte que l’on peut traduire ainsi :
« L’action qui retient la Lune dans son orbite est dirigée vers la Terre. Sa valeur est inversement proportionnelle au carré de la distance
entre le centre de la Lune et celui de la Terre. Elle est proportionnelle à la masse que chaque corps contient. »
Ce texte peut se généraliser par l’énoncé suivant :
La valeur de l’action attractive 𝐹
𝐴/𝐵 qu’exerce un corps A, de masse mA et de centre CA, sur un corps B, de masse mB et de centre CB
est donnée par l’expression littérale :
𝐹
𝐴/𝐵 = 𝐺. 𝑚𝐴. 𝑚𝐵
𝑑2
Avec les masses mA et mB en kg et la distance d entre CA et CB en m.
G est la constante universelle de gravitation ; sa valeur est :
G = 6 ,67.10-11m3.kg-1.s-2
𝐹
𝐴/𝐵 s’exprime en Newton, symbole N
a. Montrer que le texte de Newton est en accord avec l’expression littérale de 𝐹
𝐴/𝐵.
Masse de Tintin en scaphandre :
m = 80 kg.
Masse du Soleil : mS = 1,99.1030 kg
b. Calculer la valeur de l’action attractive exercée par le Soleil sur chacune des planètes.
c. Soleil exerce-t-il une action attractive de même valeur sur tous les corps du système solaire ?
d. Calculer la valeur de l’action attractive exercée par chaque astre sur Tintin avec son scaphandre placé à sa surface.
Rappel de 3e : La valeur du poids P d’un objet de masse m situé à la surface de la Terre est : P = m.g avec g = 9,8 N.kg-1.
e. Calculer la valeur du poids de Tintin se trouvant sur Terre et la comparer avec la valeur de l’action attractive qu’exerce la Terre
sur l’objet.
f. En déduire la valeur du poids de Tintin à la surface de la Lune.
g. Tintin a-t-il raison ?
Rayon
Masse
Distance moyenne au Soleil
Terre
RT = 6,38.103 km
mT = 6,0.1024 kg
dT-S = 1,50.108 km
Lune
RL = 1,74.103 km
mL = 7,3.1022 kg
dT-S = 1,50.108 km
d
mB
mA
CB
CA
 C
A
 C
A