série distribuée

SPC 2009/2010
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L
Ly yc cé ée e J Je ea an n X XX XI II II I, , R Re ei im ms s
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Nom Prénom
P7 EXERCICES L’INTERACTION GRAVITATIONNELLE
Exercice1 :
La force de gravitation exercée par le Soleil sur Vénus est
N1050,5F 22
V/S 
.
1- Quelle est la valeur de la force FV/S exercée par Vénus sur le Soleil ?
2- Calculer la distance qui sépare Vénus du Soleil en km puis en ua.
Données :masse du Soleil :
kg1099,1m 30
S
; masse de Vénus :
kg1087,4m 24
V
;
km1050,1ua18
..................................................................................................................................................................................
Exercice 2 :
La valeur de la force de gravitation exercée par le Soleil sur Jupiter est :
N1014,4F 23
J/S 
.
En déduire l’ordre de grandeur de la masse de Jupiter.
Donnée :
ua19,5d JS 
.
..................................................................................................................................................................................
Exercice 3 :
Lors d'une éclipse de Soleil, le Soleil, la Lune et la Terre sont alignés.
a) Calculer la valeur de la force exercée par le Soleil
sur la Lune.
b) Calculer de même la valeur de la force exercée par
la Terre sur la Lune.
c) Représenter ces forces à une échelle que vous
préciserez.
Données : dTL = 3,80  105 km ; dSL = 1,50  108 km.
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Exercice 4 :
Deux balles de tennis identiques sont posées sur le sol à 50 cm d'intervalle.
a) Calculer la valeur de la force de gravitation qu'exerce la balle n°1 sur la balle n°2.
b) Calculer la force qu'exerce la Lune sur la balle n°2 et la comparer la force précédente.
c) Que vaut le poids de chaque balle ?
d) Faut-il tenir compte de toutes les forces précédentes lorsqu'on fait le bilan des forces qui
agissent sur une balle de tennis?
Données : mb a l l e = 58 g ; g = 9,8 N.kg-1 ;
db a ll e - L u n e = 3,8  105 km.
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Exercice 5:
On désire lancer un satellite de la Terre à une altitude h = 800 km. Les
conditions de satellisation sont données par un logiciel de simulation.
En choisissant des tirs dans une direction perpendiculaire à CS, on entre dans le
logiciel les vitesses de lancement suivantes :
12 km.s-1, 6,2 km.s-1, 7,45 km.s-1, 8,2 km.s-1, 7,3 km.s-1.
Selon la valeur de la vitesse initiale, le mouvement du satellite prévu par le
logiciel est différent ; le satellite peut même échapper à l’attraction terrestre.
1. Pourquoi peut-on affirmer que le satellite est soumis à une force ?
2. Attribuer à chaque trajectoire schématisée ci-dessus une vitesse de lancement.
3. Quel est le référentiel utilisé pour l’étude de ces mouvements ?
« Et pourtant la Lune reste près de la
Terre »

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Exercice 6 : Variation de la force gravitationnelle
Soient deux objets A et B de de masse respective
A
m
et
B
m
, distants de d. On appelle Fg la valeur de la
force d'interaction gravitationnelle qui existe entre les deux objets A et B.
Comment évolue la force gravitationnelle Fg lorsque:
a) on double la distance d.
b) on double la masse
A
m
.
c) on divise la distance d par 2.
d) on divise chaque masse
A
m
et
B
m
par 2.
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Exercice 7 :
L’entraîneur d’un lanceur de poids veut savoir sur quels paramètres il peut travailler pour améliorer la
performance de son athlète. La taille de ce dernier est telle que l’altitude initiale de ses lancers n’est au
maximum que
m45,2'h 
.
L’entraîneur réalise une série de simulations afin d’étudier l’influence de la vitesse initiale v0 et de l’angle
de tir . Dans la figure 1, l’angle de tir est maintenu constant. Tandis que dans la figure 2, v0 est maintenu
constant.
1- A partir des figures 1 et 2, que remarque-t-on quant à l’évolution de la longueur du jet pour :
- l’angle  fixé ;
- la vitesse initiale v0 fixée.
2- Confronter les figures 1 et 2 pour en déduire si, parmi les combinaisons proposées, il en existe
une satisfaisante pour le record du monde. Justifier la réponse.
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
0 5 10 15 20 25
x (m)
y (m)
13,2m/s
13,8m/s
14,0m/s
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 5 10 15 20 25
x (m)
y (m)
37°
41°
48°
 41
1
0s.m8,13v
………………………………………………………………………………………………………………….......
Exercice 8
Un satellite tourne en un mouvement circulaire autour de la Terre de rayon
km6400RT
. Il se trouve à
une altitude h.
1) Faire le schéma de cette problématique avec soin en représentant le satellite par un point S.
2) Dans quel référentiel, le mouvement du satellite est-il étudié ?
3) Donner l’expression littérale de la force gravitationnelle
0
F
exercée par la Terre sur le
satellite lorsque celui-ci est au sol.
4) Donner l’expression littérale de la force gravitationnelle
h
F
exercée par la Terre sur le
satellite lorsque celui-ci est à l’altitude h.
5) Déduire des questions 3 et 4 la valeur de l’altitude h du satellite si
16
F
F0
h
.