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P1 : L'Univers Activité documentaire n°10

C5 : La gravitation universelle

LA GRAVITATION UNIVERSELLE

Capacité(s) contextualisée(s) mise(s) en jeu durant l'activité :

✔Calculer la force d'attraction gravitationnelle qui s'exerce entre deux corps à répartition

sphérique de masse. But

•Découvrir la nature de l'interaction gravitationnelle et l'expression de la force d'attraction

gravitationnelle associée à cette interaction.

Introduction

Newton est le premier à s'être posé certaines questions : Pourquoi la pomme qui tombe ne tourne pas autour de la Terre comme la Lune Pourquoi la Lune qui se lève ne tombe pas sur la Terre comme la pomme La pomme et la Lune sont-elle attirées avec la même intensité par la Terre

Documents (s'approprier)

Doc.1 : Newton et la gravitation

Vidéos

Quelques questions : (analyser)

1.Le phénomène physique responsable de la chute de la pomme, du mouvement du boulet

de canon et du mouvement de la Lune est-il le même ? Quel est son nom ?

2.Quelle est l'origine de ce phénomène ?

3.Pourquoi les mouvements de la pomme, du boulet de canon et d e la Lune sont-ils

différents ?

4.Ce phén omène est-il réciproque ? Peu t-on parler alors d'intera ction ? Ci ter un

phénomène naturelle illustrant ce principe. sciences physiques et chimiques - Seconde

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C5 : La gravitation universelle

Documents (suite) (s'approprier)

Doc.2 : Expression de la force d'attraction gravitationnelle

En considérant deux corps A et B ponctuels exerçant une force gravitationnelle l'un sur l'autre,

Newton établit :

•à partir des lois de Kepler, que celui-ci avait obtenues en observant les mouvements des planèt es du Système solaire, et de la loi de Christiaan Huyge ns sur la force centrifuge, que la force agissante entre deux corps s'exerce en ligne droite entre les deux corps et est proportionnelle à 1 d 2 , où d est la distance entre les deux corps A et B.

•que cette force est proportionnelle à la quantité de matière présente dans le corps A

exerçant cette force. Il suppose donc que la force est proportionnelle à sa masse m A •en vertu du principe des actions réciproques, que la force exercée par l'autre corps sur le premier doit être égale (et de sens opposé) et doit aussi être proportionnelle à m B , la masse du deuxième corps B. Aucun autre paramètre ne semblant rentrer en compte, cette force s'exprime sous la forme : F A/B =F B/A =G. m A .m B d 2

F en newton (N), m

A et m B en kilogramme (kg) et d en mètre (m) G est la constante universelle de gravitation environ égale à : 6,67.10 -11 N.m 2 .kg -2 Quelques questions (suite) : (analyser, réaliser)

1.De quell es grandeurs physiques dépend l'intensité d'une f orce d'attraction

gravitationnelle ?

2.Comment varie cette intensité en fonction de ces grandeurs physiques ?

3.Calculer l'intensité de la force d'attraction gravitationnelle de la Terre sur la Lune(F

T/L ) et celle de la Terre sur la pomme (F T/p

Données :

•masse de la Terre : M T = 6,0.10 24
kg •masse de la Lune : M L = 7,3.10 22
kg •masse de la pomme : m p = 100 g •distance Terre-Lunes : d TL = 3,8.10 5 km •rayon de la Terre : R T = 6,4.10 3 km

Conclusion : (valider)

Répondre aux questions d'introduction.

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