LA GRAVITATION I- LE SYSTEME SOLAIRE. Le plan de l'écliptique. Livre (Belin, PARISI, 2008), p 180

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1 CH 08 LA GRAVITATION I- LE SYSTEME SOLAIRE Livre (Belin, PARISI, 2008), p 180 Le plan de l'écliptique 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

2 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 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? 1- En quoi la position du lanceur de marteau montre qu'il tire sur le filin pour retenir le marteau? 2- Que se passe-t-il quand le lanceur lâche le filin du marteau? 3- En comparaison avec le marteau, quelle type d'action le Soleil doit exercer sur les planètes pour les retenir? 4- 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) 1- Quelle est l'action de l'aimant sur le clou? Faut il un contact entre les 2 pour avoir cette action? 2- Cette action a-t-elle la même intensité quand la distance clou / aimant varie? 3- L'action de l'aimant sur le clou est elle réciproque? Pourquoi? 4- L'action de la Terre sur la Lune est elle réciproque? Quel phénomène le prouve? 2

3 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? 1- L'aimant attire-t-il tous les objets? 2- Quand on coupe les fils, que font les 3 objets? Quelle action subissent ils? 3- 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 M Terre ) / 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

4 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 17 ème 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 : a- Observation que la planète Uranus n est jamais à la place attendue b- Hypothèse : présence d une autre planète à proximité d Uranus qui perturbe sa trajectoire c- Calcul : Masse et trajectoire de la planète hypothétique d- Expérience : envoi des coordonnées de la planète hypothétique à un observatoire en Allemagne e- Les 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 p A et C 2- C 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 2- Elle 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 p Ces particules restent dans le sillage de la comète car elles subissent une attraction gravitationnelle de la part du noyau de la comète. 2- A 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. 3- Elle est le résultat de l'interaction gravitationnelle exercée par le Soleil sur le noyau de la comète 4

5 Ex 17 p La 1 est fausse car une interaction gravitationnelle est attractive et pas répulsive 2- Le 2 est faux car l'astéroïde subit une interaction gravitationnelle de la part de Mars donc sa trajectoire devrait être modifiée 3- La 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 4- La 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 p Non, car ils tournent autour du Soleil et autour de l'axe de rotation de la Terre 2- Trajectoire rouge (N 3) de l'ex21 p Un satellite géostationnaire à la même période de rotation que la Terre donc il fait le tour de son orbite en 24 heures 4- Car sa vitesse n'est pas suffisante pour échapper à l'attraction terrestre 5- Télécommunications, 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 3- Il faut que la vitesse soit suffisamment importante mais elle doit inférieure à 11,2 km/s Ex 23 p L 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). 2- Les 2 attractions gravitationnelles se compensant, un objet situé à cet endroit sera comme si il n était soumis à aucune force gravitationnelle. 5