ch 08 la gravitation

CH 08
I-
LA GRAVITATION
LE SYSTEME SOLAIRE
Le plan de l'écliptique
Livre (Belin, PARISI, 2008), p 180
Répondre aux questions suivantes :
Q1 : Quel est l’astre qui est au centre du système solaire ?
Q2 : Quel est l’objet le plus lourd du système solaire ?
Q3 : Que peut on dire de la trajectoire de toutes ces planètes ?
Q4 : Combien de planètes y a-t-il dans le système solaire ?
Q5 : Pourquoi Pluton n’est plus considérée comme une planète depuis le 28/08/2006 ?
Q6 : Nommer les planètes du système solaire (de la plus proche à la plus éloignée du
Soleil). Trouver une phrase mnémotechnique pour retrouver facilement l’ordre
des planètes.
Q7 : Mercure et Vénus présentent une particularité par rapport aux autres planètes.
Laquelle ?
Q1 : L’astre au centre du système solaire est une étoile qui s’appelle le Soleil.
Q2 : L’objet le plus lourd du système solaire est le Soleil.
Q3 : Toutes les planètes tournent autour du Soleil sur une trajectoire quasi-circulaire
et dans le même plan (plan de l’écliptique).
Q4 : Il y a 8 planètes dans notre système solaire.
Q5 : Pluton n’est plus considérée comme une planète car elle n’a pas une orbite
circulaire et cette orbite est inclinée par rapport au plan de l’écliptique.
Q6 : Ordre des planètes du système solaire : Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter,
Saturne, Uranus, Neptune'
On emploie par exemple les phrases suivantes :
Ma Vieille Tante Marie a Jeté Samedi Un Navet.
Ma Vieille Trompette Me Joue Son Ultime Nocturne.
Ma Voiture Te Mène Joyeusement Sur Une Nationale.
Marie, Viendras-Tu Manger Jeudi Sur Une Nappe ?
Me Voici Toute Mignonne, Je Suis Une Nébuleuse.
Me Voici Toute Modifiée, Je Suis Une Nouveauté.
Me Voilà Tout Mouillé, J'ai Suivi Un Nuage.
Mon Vieux, Tu M'as Jeté Sur Une Navette.
Mon Violoncelle Tombe, Mais Je Sauve Une Note.
Me Voici, Tonton Marcel, Je Suis Un Nageur.
Mais Va-T'on Manger Japonais Sur Une Navette ?
Q7 : Mercure et Vénus sont les deux seules planètes qui ne possèdent pas de satellites
naturels.
1
II- LES SATELLITES DE LA TERRE
Livre (Bordas, ESPACE, 2008), p 110, Activité 3, Questions 1 à 4 + Combien de
satellites naturels possède le Terre ?
Q1 : Il y a des milliers de satellites artificiels qui gravitent autour de la Terre
Q2 : En mécanique céleste, une orbite d’un satellite est la trajectoire que décrit le
satellite autour de la Terre sous l'effet de la gravitation.
Q3 : L’anneau visible autour de la Terre représente la trajectoire des satellites
géostationnaires. Ces satellites, qui ont été créés par l’homme, sont situés à
environ 36 000 km de la surface de la Terre dans le plan de l’équateur. Ils
tournent autour de la Terre à la même vitesse que la Terre tourne sur elle-même :
ils semblent fixent pour un observateur situé à la surface de la Terre.
Q4 : Un satellite artificiel est un satellite fabriqué par l’homme. Ils servent dans les
télécommunications, la localisation géographique, la météo, …
Qsuppl : Le seul satellite naturel de la Terre est la Lune
III- QU’EST-CE QUE LA GRAVITATION ?
31- Pourquoi les planètes restent-elles autour du Soleil ?
Notions de gravitation
1234-
En quoi la position du lanceur de marteau montre qu'il tire sur le filin pour
retenir le marteau ?
Que se passe-t-il quand le lanceur lâche le filin du marteau ?
En comparaison avec le marteau, quelle type d'action le Soleil doit exercer
sur les planètes pour les retenir ?
De manière analogue, quelle action exerce la Terre sur la Lune ?
Q1 : Les bras tendu du lanceur montrent qu’il tire sur le filin pour retenir le
marteau
Q2 : Quand le lanceur lâche le marteau celui-ci s’éloigne du lanceur
Q3 : Comme le marteau qui tourne autour du lanceur, la Terre (et les planètes)
tourne autour du Soleil. Il faut donc que le Soleil exerce une action à
distance attractive pour que la Terre ne s’échappe pas dans l’espace.
Q4 : De la même manière, la Terre doit exercer une action à distance attractive
sur la Lune pour que celle-ci tourne autour de la Terre
32- Qu’est ce qui caractérise l’attraction entre deux objet ? (Transparent
ou Vidéo projecteur)
1234-
Notions de gravitation
Quelle est l'action de l'aimant sur le clou ? Faut il un contact entre les 2 pour
avoir cette action ?
Cette action a-t-elle la même intensité quand la distance clou / aimant
varie ?
L'action de l'aimant sur le clou est elle réciproque ? Pourquoi ?
L'action de la Terre sur la Lune est elle réciproque ? Quel phénomène le
prouve ?
2
Q1 : Quand l’aimant et le clou sont trop éloignés, on n’observe rien. A partir
d’une certaine distance, l’aimant attire le clou : il n’est pas nécessaire qu’il
y ai un contact entre l’aimant et le clou.
Q2 : Cette action n’a pas la même intensité en fonction de la distance. Plus la
distance est faible entre l’aimant et l’objet, plus l’intensité de l’action est
forte.
Q3 : A l’aide de la vidéo, on observe que l’action entre le clou et l’aimant est
réciproque : l’aimant attire le clou et le clou attire l’aimant.
Q4 : L’action de la Terre sur la Lune est réciproque. En effet, l’attraction
qu’exerce la Lune sur la Terre entraîne le phénomène des marées.
33- La gravitation est elle universelle ?
123-
Notions de gravitation
L'aimant attire-t-il tous les objets ?
Quand on coupe les fils, que font les 3 objets ? Quelle action subissent ils ?
L'action de la Terre sur les objets est elle la même que celle de l'aimant sur
les objets ? Laquelle peut on qualifier d'universelle ? Pourquoi ?
Q1 : Non, l’aimant n’attire pas tous les objets.
Q2 : Les 3 objets tombent car ils sont attirés par la Terre
Q3 : L’action de la Terre sur les objets est différente de celle de l’aimant. Dans
les 2 cas, on a une action à distance mais l’action de la Terre sur les objets
ne dépend pas de la nature de l’objet (ce qui n’est pas le cas avec l’aimant).
Donc l’action qu’exerce la Terre sur un objet (la gravitation) est qualifiée
d’universelle.
34- Conclusion
La gravitation est une interaction à distance attractive entre tous les objets.
Elle est dite pour cela universelle. La gravitation dépend de la masse des
objets et de la distance qui les sépare.
g Terre = (G × MTerre) / d(objet – Terre) ²
Remarque : tous les objets s’attirent mutuellement mais, autour de nous, le seul
dont la masse soit suffisante pour avoir un effet visible sur tous les autres objets
est la Terre.
La gravitation universelle explique :
Pourquoi la matière qui forme les planètes et les étoiles se rassemble
dans une boule au lieu de s’éparpiller dans l’espace
L’existence des galaxies et leur mouvement
Pourquoi la trajectoire d’une comète est déviée à l’approche d’une
planète ou d’une étoile
3
35- Utilisation de la théorie de la gravitation pour découvrir une nouvelle
planète
Livre (Belin, Parisi, 2008), p 184, Questions 1 à 4
Q1 : C’est Newton qui a établi les lois de la gravitation à la fin du 17ème siècle.
Q2 : La trajectoire d’Uranus est perturbée par les effets gravitationnels
(l’attraction) qu’exerce de la planète Neptune
Q3 : La découverte de Neptune suite aux calculs effectués par Urbain Le Verrier
(à l’aide de la théorie de la gravitation) a renforcé la théorie de la
gravitation
Q4 : aObservation que la planète Uranus n’est jamais à la place attendue
bHypothèse : présence d’une autre planète à proximité d’Uranus qui
perturbe sa trajectoire
cCalcul : Masse et trajectoire de la planète hypothétique
dExpérience : envoi des coordonnées de la planète hypothétique à un
observatoire en Allemagne
eLes calculs de Le Verrier seront confirmés (à peu de choses près) par
l'astronome allemand Johann Galle qui le 23 septembre 1846 observa
le nouvel astre, Neptune, le jour même où il reçut en courrier sa
position par Le Verrier
36- Exercices
Livre (Bordas, ESPACE, 2008),
Exercices 8, 9, 11, 13, 17, 20, 21 et 23 p 116 à 118.
Correction des exercices
Ex 8 p116
1A et C
2C
Ex 9 p116
1a- Oui elle subit l'interaction du Soleil mais elle est plus faible que celle
exercée sur les autres planètes.
1b- Oui car la gravitation est une interaction réciproque
2Elle est plus faible que celle qui existe entre le Soleil et la Terre car
Pluton a une masse plus faible que celle de la Terre et elle est plus
éloignée du Soleil que la Terre
Ex 11 p116
Nous ne tombons pas car nous sommes attirés par le champ gravitationnel
de la Terre
Ex 13 p117
1Ces particules restent dans le sillage de la comète car elles subissent
une attraction gravitationnelle de la part du noyau de la comète.
2A l’approche d’une planète, le noyau de la comète subit l’attraction
de la planète (attraction gravitationnelle) et cela dévie la trajectoire
de la comète.
3Elle est le résultat de l'interaction gravitationnelle exercée par le
Soleil sur le noyau de la comète
4
Ex 17 p117
1La 1 est fausse car une interaction gravitationnelle est attractive et
pas répulsive
2Le 2 est faux car l'astéroïde subit une interaction gravitationnelle de
la part de Mars donc sa trajectoire devrait être modifiée
3La 3 est bonne car l'astéroïde subit une interaction gravitationnelle
(attractive) de la part de Mars et sa vitesse n'est pas suffisante pour
échapper à l'attraction martienne
4La 4 est bonne car l'astéroïde subit une interaction gravitationnelle
(attractive) de la part de Mars mais sa vitesse est suffisamment
importante pour échapper à l'attraction martienne
Ex 20 p118
1Non, car ils tournent autour du Soleil et autour de l'axe de rotation de
la Terre
2Trajectoire rouge (N°3) de l'ex21 p 118
3Un satellite géostationnaire à la même période de rotation que la
Terre donc il fait le tour de son orbite en 24 heures
4Car sa vitesse n'est pas suffisante pour échapper à l'attraction
terrestre
5Télécommunications, GPS, …
Ex 21 p118
1a- La trajectoire 3 correspond à celle d'un satellite car il en rotation
autour de la Terre
1b- La trajectoire 4 correspond à celle d'une sonde spatiale car elle doit
échapper à l'attraction terrestre
1c- La trajectoire 2 correspond à celle d'un projectile car un projectile a
une vitesse initiale non nulle et il doit retomber sur la Terre
2a- La vitesse initiale est de 0 km/s
2b- La vitesse est supérieure à 11,2 km/s
3Il faut que la vitesse soit suffisamment importante mais elle doit
inférieure à 11,2 km/s
Ex 23 p 118
1L’attraction gravitationnelle de la Lune est plus faible que l’attraction
gravitationnelle de la Terre car la Lune a une masse plus faible que
celle de la Terre. Donc l’endroit où les 2 attractions gravitationnelles
se compenseront seront plus proche de la Lune que de la Terre (car
l'attraction gravitationnelle diminue quand la distance augmente).
2Les 2 attractions gravitationnelles se compensant, un objet situé à cet
endroit sera comme si il n’était soumis à aucune force
gravitationnelle.
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