Physique, chapitre 05

Sciences physiques CH05 La gravitation Universelle.
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Chapitre 05
La gravitation universelle.
I- La gravitation Universelle.
1)- Introduction.
2)- La gravitation Universelle.
II- L’interaction gravitationnelle.
1)- La Loi d’attraction gravitationnelle.
2)- Cas des corps célestes.
3)- Conclusion.
4)- Poids et force gravitationnelle.
III- Effet d’une force sur le
mouvement d’un corps.
1)- Peut-il y avoir mouvement
sans force ?
2)- Le principe de l’Inertie.
3)- Applications du principe
d’inertie.
IV- Applications.
1)- QCM : Utiliser les schémas ci-dessous pour
répondre aux questions. QCM Questy
2)- Exercices :
Exercices :
a)- Exercice 2 : Sous l’influence du Soleil.
b)- Exercice 3 : Un satellite en orbite.
c)- Exercice 4 : On a marché sur la Lune.
d)- Exercice 5 : Détecter l’invisible.
e)- Exercice 7 : éclipse de Soleil.
f)- Exercice 8 : La tête en bas.
g)- Exercice 9 : Fronde gravitationnelle.
h)- Exercice 14 : La naissance des galaxies et
des étoiles.
i)- Exercice 19 : Retour sur l’ouverture du
chapitre.

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I- La gravitation Universelle.
1)- Introduction.
- Pour un observateur terrestre, la Lune se lève à Est et se couche à l’Ouest. La trajectoire de la
Lune dans le ciel change d’un jour à l’autre.
- Le mouvement de la Lune par rapport à la Terre est complexe. Le référentiel terrestre n’est pas
adapté pour l’étude du mouvement de la Lune.
- On préfère utiliser le référentiel Géocentrique.
- Dans le référentiel Géocentrique, la trajectoire de la Lune est pratiquement un cercle de rayon
R = 384 000 km. Soit 60 fois le rayon de la Terre.
- La durée d’un tour que l’on appelle la période sidérale est de 27,3 jours.
- Tournant autour de la Terre , on peut en déduire que la Lune est soumise à une force exercée par la
Terre.
- La force exercée par la Terre sur la Lune est une force d’origine gravitationnelle.
- La Terre agit sur la Lune, mais la Lune agit aussi sur la Terre (phénomène des marées)
- De même, le Soleil exerce une action attractive sur toutes les planètes du système solaire.
- Chaque planète du système solaire est attirée par le Soleil et par toutes les autres planètes. On dit
qu’elles sont en interaction.
- En 1987, Isaac NEWTON a écrit un texte que l’on peut traduire :
« l’action qui retient la Lune dans on orbite est dirigée vers
la Terre. Sa valeur est inversement proportionnelle au
carré de la distance entre le centre de la Lune et le centre
de la Terre….. »
2)- La gravitation Universelle.
- La gravitation Universelle est une des interactions de l’Univers. Elle est attractive et s’exerce à
distance.

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II- L’interaction gravitationnelle.
1)- La Loi d’attraction gravitationnelle.
- Énoncé : deux corps ponctuels, de masses m et m’, séparés par une distance d, exercent l’un sur
l’autre des forces attractives, de même valeur :
G est appelé la constante de gravitation universelle :
G ≈ 6,67 x 10
– 11
m
3
. kg
– 1
. s
– 2
G ≈ 6,67 x 10
– 11
m
2
. kg
– 2
. N
F : Valeur de la force F en Newton N.
m et m’ : Valeur des masses en kg.
D : Distance séparant les deux masses ponctuelles : en
m
- Les forces se représentent par des flèches, appelées vecteurs, de même longueur, de même
direction, mais de sens opposés.
- Caractéristiques du vecteur force :
Point d’application : A’
Direction : la droite (AA’)
Sens : de A’ vers A
Valeur de la force :
Caractéristiques du vecteur force :
Point d’application : A
Direction : la droite (AA’)
Sens : de A vers A’
Valeur de la force :

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2)- Cas des corps célestes.
- Ce résultat se généralise à des corps à répartition sphérique de masse. La masse est répartie de
façon régulière autour du centre de corps.
- C’est le cas de la Terre , de la Lune , des Planètes et des Etoiles.
- Dans le cas de l’interaction gravitationnelle entre la Terre et la Lune , la valeur de la force exercée
par la Terre sur la Lune est donnée par l’expression :
-
- m
T
: masse de la Terre : m
T
= 5,98 x 10
24
kg .
- m
L
: masse de la Lune : m
L
= 7,34 x 10
22
kg .
- d : distance entre le centre de la Terre et le centre de la Lune : d = 3,84 x 10
5
km.
- Calculer la valeur de F = F
T / L
.
-
- Schéma :
- Cette force F retient la Lune sur son orbite autour de la Terre.
- Cette force du à l’interaction gravitationnelle est une force attractive représentée par le vecteur ,
appliqué au centre de la Lune et dirigé vers le centre de la Terre.

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3)- Conclusion.
- L’action exercée par un corps B, de masse m
B
, situé au point P,
- Sur le corps A, de masse m
A
, situé au point N,
- Est modélise par une force
- Schéma :
Les deux forces et ont :
► Des points d’application différents
► La même direction
► Des sens opposés
► La même valeur