Gravitation universelle et poids - Séquence complète : 11ème Harmos

Séquence complète pour la 11eme Harmos en Physique-chimie sur : Gravitation universelle et poids

Thème 2 : Mouvements et interactions
Module 5-Les interactions

Chapitre 2 – Gravitation universelle et poids

➔ Cours pour la 11eme Harmos : Gravitation universelle et poids

I / La gravitation universelle

Activité documentaire : Comment peut-on modéliser la gravitation universelle

Le Soleil exerce une action attractive à distance, due à sa masse, sur chaque astre du système solaire et réciproquement.
Le Soleil, les planètes, les satellites ainsi que tous les astres, sont en interaction attractive à distance: c’est ce que l’on appelle l’interaction gravitationnelle ou gravitation universelle.
Elle existe entre deux objets possédant une masse m : on la qualifie donc d’universelle.
On peut modéliser cette gravitation s’exerçant entre deux objets A et B par deux forces gravitationnelles notées F_A/_B(force exercée par A sur B) et F_B/A (force exercée par B sur A) de même direction, de même valeur (intensité) mais de sens opposé.
L’intensité de cette force gravitationnelle est donnée par la formule suivante :

F_A/B = F_B/A= G

(en kilogramme)

d : distance entre les centres des deux objets (en mètre)

G : constante de proportionnalité appelée constante gravitationnelle

➔ Exercices avec les corrections pour la 11eme Harmos : Gravitation universelle et poids

Exercice 01

Le Soleil exerce une action ……………………., due à sa ……………, sur chaque planète du système solaire et réciproquement.

Le Soleil, les planètes, les satellites ainsi que tous les astres, sont en interaction attractive à distance: c’est

Elle existe entre deux objets possédant une …………………. .

La valeur des forces de gravitation s’exerçant entre deux objets augmentesi :

la masse d’un ou des objets ………………

la distance séparant les deux objets ………………………

Sur ou à proximité de la Terre, les objets possédant une masse m subissent l’interaction gravitationnelle : on parle alors de ……

Le poids est ……………………………

Le poids et la masse sont proportionnels. Le coefficient de proportionnalité s’appelle …………………… et est noté ………………

Exercice 02

La masse d’une pierre sur la Terre vaut 5 kg. Calcule le poids de la pierre sur la Terre et sur la Lune. Sachant que l’intensité de la pesanteur (Terre): g_T = 9,81 N/kg et l’intensité de la pesanteur (Lune): g_L = 1,62 N/kg

Sur la Lune le poids d’une pierre vaut 15 N. Calcule la masse de la pierre sur la Lune et sur la Terre (Europe centrale)

➔ Activité documentaire avec les corrections pour la 11eme Harmos : Comment peut-on modéliser la gravitation universelle ?

Descriptif : Dans cette activité, les élèves abordent la notion de gravitation universelle.

Compétences travaillées/évaluées :
D1 : Pratiquer des langages
• Lire et comprendre des documents scientifiques

Connaissances et compétences associées
Gravitation universelle

Prérequis : Interaction / Actions

Nature de la ressource : Activité documentaire et construction de connaissances

Notre système solaire est composé d’une étoile, le Soleil, et en particulier de huit planètes qui gravitent autour de cette étoile selon des trajectoires quasi circulaires.

Le Soleil exerce une action attractive à distance sur chaque astre du système solaire. Cette action diminue lorsque la distance augmente. Chaque astre exerce également une attraction sur le Soleil. L’interaction qui existe entre le Soleil et les astres est appelée interaction gravitationnelle ou gravitation universelle.

Interactions Soleil, Terre et Lune

Les caractéristiques de cette force exercée par le Soleil sur la Terre sont les suivantes :

-direction : droite passant par le centre des deux astres

-sens : de la Terre vers le Soleil

-intensité : donnée par la relation

1. Quel est le type d’action qu’exerce le Soleil sur la Terre ?

2. Quel est le type d’action qu’exercent les planètes sur le Soleil ?

3. Quelles sont les grandeurs physiques qui sont responsables de l’attraction gravitationnelle ?

4. Donner les points communs et les différences entre la force d’attraction gravitationnelle exercée par le Soleil sur la Terre et celle exercée par la Terre sur le Soleil ?
Points communs Différences

5. Quelle(s) grandeur(s) varie(nt) et dans quel sens si l’attraction gravitationnelle augmente ?

6. Expliquer pourquoi la valeur de la force d’interaction gravitationnelle exercée par le Soleil sur la Terre et celle exercée par la Terre sur le Soleil sont les mêmes.

7. Réponds à la question de l’activité en faisant un paragraphe.

➔ Démarche d’investigation avec les corrections pour la 11eme Harmos : Une leçon de pilotage

Descriptif : Dans cette activité, les élèves abordent la notion de poids.

Compétences travaillées/évaluées :
D1 : Pratiquer des langages
• Proposer une ou des hypothèses pour répondre à une question scientifique. Concevoir une expérience pour la ou les tester.

Connaissances et compétences associées
Poids

Prérequis : Interaction / Actions / Dynamomètre

Nature de la ressource : DI et construction de connaissances

Situation problème :

Un élève pilote et son instructeur sont à bord d’un avion DR400.

Lors de la sortie d’un virage, l’élève dit à son instructeur :

Selon vous, dans le langage courant, le poids et la masse sont identiques ou différents ? Justifier.

Le poids est un cas particulier de la gravitation universelle à proximité ou sur la Terre. Comment pourriez-vous alors donner la définition du poids ?

Proposer un protocole expérimental (texte + schémas) afin de vérifier ta définition et d’en déduire la relation liant le poids et la masse.

Réalisez votre expérience et relevez vos résultats.

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