Correction

L'univers C3C4C5
Correction DS n°2
DEVOIR SURVEILLE - SCIENCES PHYSIQUES
Version 2
Calculette autorisée
Durée: 50min
Toutes vos réponses doivent être correctement rédigées et justifiées.
Le sodium
points
Le sodium (Na) est un élément chimique appartenant à la première colonne de la
classification périodique.
C'est un métal mou et argenté. On ne le trouve pas à l'état de corps pur dans la nature,
mais il est très abondant sous forme de composés, par exemple dans le sel. Il brûle avec
une flamme jaune.
1. A quelle famille chimique appartient cet élément chimique.
Le sodium est situé dans la première colonne du tableau périodique, cela signifie qu'il
appartient à la famille des alcalins.
/1
2. Déterminez le nombre d'électrons externes d'un atome de sodium dans son état
fondamental.
Tout élément de cette famille possède le même nombre d'électrons sur sa couche externe
dans son état fondamental. Etant dans la première colonne, il possède 1 électron externe.
/1
3. Donner la formule de l'ion monoatomique stable qu'il peut former.
De façon à respecter la règle de l'octet, le sodium va chercher a avoir sa couche externe
pleine en perdant un électron et former l'ion sodium Na+.
Satellite géostationnaire
Le satellite Météosat est un satellite géostationnaire.
Il tourne autour de la Terre dans un plan de l'équateur
à une altitude de 3,6.104 km. A cette altitude, sa
vitesse lui permet de rester à la verticale d'un même
point E de l'équateur.
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points
1. Quel est le mouvement du satellite dans le référentiel terrestre ?
Le satellite reste à la verticale d'un même point E de la surface de la Terre, ce dernier est
donc immobile dans le référentiel terrestre.
/1
2. Quel est le mouvement du satellite dans le référentiel géocentrique ?
Dans le référentiel géocentrique, ce satellite décrit un cercle. Son mouvement est circulaire
uniforme.
/1
3. Le mouvement du satellite est-il le même dans ces deux référentiels ? Que peut on
en conclure ?
Le mouvement n'est donc pas le même dans ces deux référentiel. Le mouvement d'un objet
est relatif.
/2
Jupiter
Jupiter est une planète géante gazeuse, la plus grande du système solaire. Elle est aussi
celle qui s'entoure du plus grand nombre de satellites naturels puisqu'elle en possède 63
connus. Galilée découvrit les quatre plus grandes lunes de Jupiter : Io, Europe, Ganymède
et Callisto. Elles ont été ensuite nommées « lunes galiléennes » en son honneur.
On s'intéresse maintenant à Io.
1. Déterminer l'intensité de la force d'attraction gravitationnelle qu'exerce Jupiter sur Io.
D'après les données de l'énoncé, on peut écrire :
FJ /Io = G.
MIo×M J
2
r Io
−11.
FJ /Io = 6,67 .10
22
8,9.10 ×1,9.10
(4,21 .108 )2
27
22
/1
= 6,4.10 N
Penser à convertir les km en m
L'intensité de la force d'attraction gravitationnelle qu'exerce Jupiter sur Io est de 6,4.1022 N.
/1
2. Représenter cette force sur un schéma en prenant l'échelle suivante :
1 cm
1022 N
⃗
FJ/ Io
Io
+
Pour respecter l'échelle, cette flèche
doit avoir une longueur de 6,4 cm
+
Jupiter
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3. Io exerce-t-il une force sur Jupiter ? Si oui, quelle est son intensité ?
Io exerce également une force sur Jupiter dont l'intensité est égale à la celle qu'exerce
Jupiter sur Io.
/2
Bien qu'une planète gazeuse n'ait pas de surface bien définie, on souhaite maintenant
calculer le poids que ferait un astronaute avec sa combinaison spatiale s'il pouvait poser le
pied sur Jupiter pour le comparer avec son poids sur Terre.
4. Qu'est ce que le poids sur Jupiter et le poids sur Terre ?
Le poids d'un corps sur Jupiter n'est ni plus ni moins que la force d'attraction
gravitationnelle de Jupiter sur ce corps à sa surface.
De la même manière, le poids d'un corps sur Terre est la force d'attraction gravitationnelle
de de laTerre sur ce corps à sa surface.
/2
5. Quel serait le poids d'un astronaute ayant une masse m d'environ 170 kg avec sa
combinaison spatiale à la surface de Jupiter.
D'après la question précédente, il faut calculer l'intensité de la force d'attraction
gravitationnelle de Jupiter sur l'astronaute à sa surface...
FJ / A = PJ = G.
−11.
PJ = 6,67 .10
m×MJ
2
RJ
27
170×1,9 .10
3
= 4,2 .10 N
3 2
(71492.10 )
/1
Le poids d'un astronaute avec sa combinaison à la surface de Jupiter serait d'environ
4200 N.
6. Calculer le poids de ce même astronaute à la surface de la Terre.
Pour calculer le poids de l'astronaute sur Terre, on peut utiliser une relation plus
simple d'après les données de l'énoncé...
P T = m.g
/1
3
P T = 170×9,81 = 1,67 .10 N
/1
Le poids d'un astronaute avec sa combinaison à la surface de la Terre serait d'environ
1670 N.
7. La combinaison spatiale serait-elle plus facile à porter à la surface de la Terre ou à la
surface de Jupiter ? Pourquoi ?
La combinaison spatiale serait donc beaucoup plus difficile à porter à la surface de Jupiter
car son poids y est plus important...
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