Mécanique 1. Cours. La gravitation. Troisièmes. Intro. Pourquoi la terre tourne-t-elle autour du soleil et les satellites autour de la terre?

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1 Mécanique 1 La gravitation Mécanique 1 Pourquoi la terre tourne-t-elle autour du soleil et les satellites autour de la terre? Décrire le système solaire Objectifs Définir ce qu est un satellite Définir la gravitation et ses effets Départ Il y a 8 planètes autour du Soleil ayant une trajectoire quasi-circulaire: Pourquoi? Comment expliquer le mouvement de la Lune autour de la Terre? Quelles similitudes et quelles différences entre le mouvement du marteau et celui d une planète? Intro La Terre tourne autour du Soleil et la Lune tourne autour de la Terre. Pour quelles raisons? Cours Troisièmes

2 Mécanique 1 La gravitation Pourquoi la terre tourne-t-elle autour du soleil et les satellites autour de la terre? Décrire le système solaire Objectifs Définir ce qu est un satellite Définir la gravitation et ses effets SEMAINE PROGRESSION PAGE SEMAINE 1 I Le système solaire 1 DOCUMENT A Connaître le système solaire EXERCICE APPLICATION 1 Connaître le système solaire II Action attractive de la Terre 3 DOCUMENT B Mouvement de la Lune autour de la Terre EXERCICE APPLICATION 2 Mise en orbite d un satellite SEMAINE 2 III Modélisation de la gravitation 5 ACTIVITE C Comment modéliser la gravitation? EXERCICE APPLICATION 3 Le satellite naturel de la Terre DEVOIR MAISON M1 Ex 5 (A vous de Jouer), Ex 6, Ex 16 page SEMAINE 3 AUTO-EVALUATION M1 Correction INTERROGATION M1 Correction

3 Mécanique 1 La gravitation Cours Troisièmes

4 I Le système Partie 1 solaire Document Document A Le système solaire Rechercher, Extraire et organiser l information utile Légende Questions 1 - Comment est constitué le système solaire? (nombre de planètes, leur trajectoire, où se trouve le Soleil..) 2 - Quel est l astre du système solaire qui a la plus grande masse? 3 - Quelles sont les deux sortes de planètes qui tournent autour du Soleil? 4 - Qu est-ce qu un satellite? Quel est le satellite naturel de la Terre? Quelle est sa trajectoire? Conclusion Fais une présentation rapide du système solaire. Réponses 1 - Le système solaire est un système planétaire constitué en son centre d une étoile, le Soleil, et de huit planètes qui se déplacent autour de celle-ci sur des trajectoires circulaires. 2 - Le Soleil concentre à lui seul 99% de la masse totale du système solaire. 3 - Près du Soleil se trouvent Mercure, Vénus, la Terre, Mars, nommées planètes telluriques car elles sont constituées de roches. Au-delà; on trouve Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune nommées planètes géantes gazeuses car elles sont constituées à majorité de gaz. 4 - La plupart des planètes possèdent des satellites naturels qui tournent autour de celles-ci. La Terre en possède une: La Lune, dont la trajectoire est quasi-circulaire. 1

5 Fais une présentation rapide du système solaire Conclusion Le système solaire est un système planétaire composé d un ensemble d objets célestes (planètes et leur satellite, astéroïdes, comètes) qui gravitent autour d une étoile, le Soleil. Le soleil représente à lui seul près de 99% de la masse du système solaire. Les planètes sont classées en deux catégories: les planètes telluriques, constituées de roches et les proches du Soleil: Mercure, Venus, La Terre, Mars et les planètes géantes gazeuses, plus éloignées: Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune. Elles ont toutes une trajectoire quasi-circulaire autour du Soleil. La Lune) Un satellite est un objet céleste tournant autour d une planète selon une trajectoire circulaire (ex: Exercice Exercice 1 Le système solaire Application 2

6 MÉCANIQUE 1 LA GRAVITATION Partie 2 II action attractive de la Terre Document B Document Mouvement de la Terre autour de la Lune Rechercher, Extraire et organiser l information utile Légende Si la Lune n avait TU NE TROUVES UNE TIVE ACTION QU EXERCE LA LES ATTRAC- COMME CELLE TERRE POMMES Si sa vitesse était PAS QU IL Y A ENTRE NOUS faible, la Lune tomberait encore mais en s éloignant de son point de départ SUR POUR QU ELLES TOMBENT? QUE Avec sa vitesse réelle, la Lune se dirige toujours vers la Terre mais ne l atteint jamais: elle est orbite autour de celle-ci TU pas de vitesse, elle tomberait sur Terre NE TROUVES TU ES PAS D UN ROMANTISME HORS DU COMMUN? BOULET. Si elle s éloigne Comment expliquer le mouvement de la Lune autour de la Terre? trop de la Terre, elle ne subit plus son action attractive: sa trajectoire est alors une ligne droite. Questions 1 - Quelle est l action de la Terre sur un objet proche comme une pomme? Qu en est-il de la Lune? 2 - Pourquoi la Lune n atteint pas le sol de la Terre? Pourquoi la Lune ne s éloigne-t-elle pas de la Terre? 3 - Quelle est la trajectoire de la Lune autour de la Terre? Conclusion Conclus tout en généralisant ce résultat à l action du Soleil sur les planètes. 3

7 1 - La Terre exerce une action attractive sur la pomme. Il en est de même pour la Lune. Réponses 2 - La Lune n atteint pas le sol car sa vitesse l en empêche. Elle ne s éloigne pas non plus car elle est soumise à l attraction terrestre. 3 - La Lune a une trajectoire circulaire autour de la terre. Quel est l action de la Terre sur la Lune et du Soleil sur les planètes? Conclusion La Lune gravite autour de la Terre en décrivant une trajectoire quasi-circulaire grâce à sa vitesse qui l empêche de s écraser et à l attraction de la Terre qui la maintient sur son orbite: elle ne s en éloigne ni ne s en rapproche. De même le Soleil exerce une action sur tous les corps du système solaire, en particulier sur toutes les planètes autour de lui qui décrivent également une trajectoire quasi-circulaire. Cette attraction est la gravitation. Exercice Exercice 2 Mise en orbite d un satellite Application Comme un satellite est très cher, les scientifiques font des simulations par informatique pour anticiper sa trajectoire en fonction de sa vitesse de lance dans l espace. 1 - Quelle trajectoire correspond à celle : a d un satellite b d une sonde spatiale c d un projectile Pour une vitesse supérieure à 11,2 km/s (valeur de la vitesse de libération de l attraction terrestre), un corps échappe à l attraction terrestre et quitte le voisinage de la Terre. 2 - Que peut-on dire de la vitesse dans le cas n 1? Dans le cas n 4? 3 - A quelle condition un objet peut-il être satellisé? 4

8 Partie 3 III Activité Modélisation de la gravitation Activité C Comment modéliser la gravitation? Réaliser, manipuler. Raisonner, argumenter. Le mouvement de la balle autour de la main est analogue à celui d une planète autour du Soleil. Quelles propriétés de la gravitation met en évidence cette activité? Schéma J AI L AIR D UN GROS DÉBILE... Questions 1 - Compare le mouvement de la balle autour de la main à celui de la Terre autour du Soleil. Que matérialise le fil? 2 - Complète sur les schémas les mouvements de la bille de fer au voisinage de l aimant. De quoi dépend la trajectoire de la bille en présence de l aimant. En comparant cette interaction à celle de la Terre sur la Lune, de quoi dépend la gravitation? Place deux aimants proches l un de l autre. Relâche l un pendant que tu maintiens l autre immobile. Puis refais l expérience en inversant les deux aimants. 3 - Schématise l expérience. Quel aimant attire l autre? Par analogie avec les aimants, la Terre et les autres planètes exercent-elles une action sur le Soleil? Conclusion Pourquoi dit-on que la gravitation est une interaction attractive entre deux objets qui ont une masse? Dépend-elle de la distance? Réponses 1 -La balle tout comme la Terre décrivent une trajectoire circulaire. Le fil matérialise donc action attractive entre la Terre et le Soleil qui sont liés par le phénomène de gravitation 2 -L action attractive de l aimant sur la bille dépend de la distance qui les sépare: plus les deux objets sont proches, plus l action attractive est forte. Il en est de même pour une planète proche du Soleil. La gravitation dépend de la distance qui sépare les corps qui interagissent. 3 - Lorsqu un objet exerce une action attractive sur un autre objet, celui-ci exerce en retour une action attractive sur le premier: c est une interaction. 5

9 Conclusion Pourquoi dit-on que la gravitation est une interaction attractive entre deux objets qui ont une masse? Dépend-elle de la distance? La gravitation est une interaction attractive, et à distance entre deux objets possédant une masse. Elle dépend de la distance séparant les deux objets. Exercice Exercice 3 Le satellite naturel de la Terre Application On observe le mouvement de la Lune dans le système solaire sur le schéma cicontre. 1 - Autour de quel astre la Lune orbite-t-elle? 2 - Comment se nomme l action exercé par cet astre sur la Lune? 3 - De quoi dépend cette action sur la Lune? 4 - Le Soleil, exerce-t-il une action attractive sur la Lune? Pourquoi? 5 - Intuitivement, quelle action sur la Lune est plus importante, celle de la Terre ou celle du Soleil? 6 - En réalité, le Soleil exerce une action deux fois plus importante que la Terre sur la Lune. D après la figure, quels sont les mouvements effectués par la Lune? 6