Exercices sur le chapitre 3 : La gravitation universelle

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1 Eercices sur le chapitre 3 : La gravitation universelle Eercice 1 : Vrai ou fau? Eercice 3 : Mots croisés : Le Soleil attire la Terre La Lune attire la Terre. Si un objet est attiré par un autre objet en raison de la gravitation ils vont finir par se rencontrer. La gravitation ne dépend que de la distance entre deu objets. Plus la distance entre deu objets est faible plus l attraction entre eu est forte. Une planète n eerce pas une action attractive à distance sur le Soleil. vrai fau Eercice 2 : Choisir la (ou les) bonne(s) réponse(s) : La gravitation qui s eerce entre deu objets dépend de : la masse de chaque objet. la distance entre ces deu objets. la vitesse de ces objets. Pour que la gravitation s eerce entre deu objets il faut que : l un des deu objets ait une masse plus importante. Eercice 4 : Vrai ou fau? Les deu objets eercent l un sur l autre une action attractive à distance. Les deu objets n eercent pas l un sur l autre une action attractive à distance. vrai fau un objet tourne autour de l autre. les deu objets aient une masse. Eercice 5 : Quelle est la bonne situation? L objet 1 eerce une action attractive à distance sur l objet 2 mais l objet 2 n eerce pas une action attractive à distance sur l objet 1. Eo 5 bis : Eplique en t aidant de ce schéma, la mise en orbite des satellites autour de la Terre.

2 Eo 6 : Plusieurs scénarios Eo 7 : Satellites : Un astéroïde s approche de la planète Mars. Plusieurs scénarios de trajectoires sont imaginés : a) Qu est-ce qu un satellite terrestre? Eliminer en argumentant les trajectoires qui paraissent impossibles. Eo 8 : Comète : Le mot «comète» vient du grec komete qui veut dire «chevelu». La glace qui compose la comète fond lorsque celle-ci approche du Soleil, d où cette queue de particules derrière elle. La trajectoire de la comète est très elliptique. b) Pourquoi tourne-t-il autour de la Terre? c) Pourquoi ne tombe-t-il pas sur Terre? d) Si le satellite devait être freiné par des frottements avec des particules, que se produirait-il? e) Epliquer pourquoi les satellites sont mis en orbite dans l espace bien au-dessus de l atmosphère. Eo 9 : Modéliser une action : Deu satellites S 1 et S 2 tournent autour de la planète P. Modélise les actions qui se produisent entre S 1 et P d une part ; entre S 2 et P d autre part. a) Comment epliquer que les particules restent dans le sillage de la comète? b) Comment epliquer que la comète tourne autour du Soleil? c) Comment epliquer que sa trajectoire puisse être déviée à l approche d une planète? Donnée : S 1 a une plus grande masse que S 2. Eercice 10 : 1/ La valeur de la force de gravitation entre Vénus et le soleil est donnée par l epression : F = G m soleil D m SV vénus Données : m soleil = 1, kg m vénus = 4, G = 6, SI D Soleil-Vénus =D SV = 1, m F = G D 2 SVmvénus soleil vénus F = G 2 msoleil DSV m m 2/ Quelle est la valeur de la force de gravitation entre Vénus et le Soleil 5, N 5, N 5, N 3/ Sachant que la masse de la Terre est très proche de celle de Vénus, la force de gravitation est-elle plus grande ou plus petite que la force de gravitation Terre-Soleil?

3 Eo 11 : Une fusée est propulsée de la Terre vers la Lune. Elle est soumise, tout au long de son trajet à deu actions opposées : celle de la Terre et celle de la Lune. Appelons G le point d équilibre. a) Quelles sont les deu actions qui s eercent sur la fusée? b) Comment varient ces deu actions lorsque la fusée s éloigne de la Terre? c) Justifie la notion de «point d équilibre». d) Où se situerait ce point G si la Lune et la Terre avaient la même masse? e) Justifier la position de G sur le schéma. f) Dans quelle partie du trajet les moteurs serventils à faire avancer et dans quelle partie serventils à ralentir la fusée?

4 Regarde l etrait de la vidéo «Astéri et les 12 travau» avec Obéli en train d affronter Hermès le Perse au lancer du javelot. Pourquoi le javelot lancé par Hermès le Perse retombe-t-il sur Terre alors que celui d Obéli est mis en orbite? Quelle différence y-t-il entre les 2 lancers?.... Histoire des sciences : Newton a inventé la théorie de mise en orbite d un corps à l aide d un canon et d un boulet. Eplique comment il est possible de mettre un corps en orbite. ( ou ) Regarde l etrait de la vidéo «On a marché sur la lune» et réponds au questions : a/ Pourquoi, au tout début de la vidéo, le capitaine Haddock flotte-t-il dans l espace? (On dit qu il est en apesanteur) b/ Pourquoi, malgré la vitesse de km/h de la fusée, la capitaine Haddock et Tintin restent-ils en contact avec la fusée? c/ Pourquoi portent-ils un scaphandre? d/ Pourquoi le capitaine Haddock et Tintin sont attirés par «la masse d Adonis» (nom de la météorite)? La capitaine Haddock et Tintin sont rentrés sur Terre. (Ils ne portent plus de scaphandre) : e/ Pourquoi le capitaine Haddock tombe-t-il? S agit-il de la même cause qui maintient la lune autour de la Terre?

5 Regarde le dessin ci-contre : Tournesol s apprête à descendre Milou sur le sol lunaire. Que se passe-t-il si la corde casse? A quoi est dû le phénomène de marée?

6 Eercice 1 : Vrai ou fau? Eercice 2 : Mots croisés : Le Soleil attire la Terre La Lune attire la Terre. Si un objet est attiré par un autre objet en raison de la gravitation ils vont finir par se rencontrer. La gravitation ne dépend que de la distance entre deu objets. vrai fau 1/ trajectoire 2/ Attractive 3/ Système-Solaire 4/ Masse 5/ satellite 6/ Soleil 7/ Gravitation 8/ distance 9/ planète 10/ interaction Plus la distance entre deu objets est faible plus l attraction entre eu est forte. Une planète n eerce pas une action attractive à distance sur le Soleil. Eo 2 : Choisir la (ou les) bonne(s) réponse(s) : La gravitation qui s eerce entre deu objets dépend de : la masse de chaque objet. la distance entre ces deu objets. la vitesse de ces objets. Eo 4 : Vrai ou fau? Les deu objets eercent l un sur l autre une action attractive à distance. Les deu objets n eercent pas l un sur l autre une action attractive à distance. L objet 1 eerce une action attractive à distance sur l objet 2 mais l objet 2 n eerce pas une action attractive à distance sur l objet 1. vrai fau Pour que la gravitation s eerce entre deu objets il faut que : l un des deu objets ait une masse plus importante. un objet tourne autour de l autre. les deu objets aient une masse. Eo 5 : Quelle est la bonne situation? Eo 5 bis : Eplique en t aidant de ce schéma, la mise en orbite des satellites autour de la Terre. Un satellite doit avoir une vitesse horizontale suffisante pour être en orbite stable autour de la Terre. Pour être en orbite, il doit être en chute libre permanente, soumis seulement à la force de gravitation (sans frottement). Si sa vitesse est insuffisante (1 et 2), il chutera sur la Terre. Si sa vitesse est trop grande (4), il sera epulsé. Si sa vitesse est est adaptée ( km/h pour l ISS), il restera à égale distance de la Terre en permanence, en suivant sa courbure, en étant en chute libre permanente.

7 Eo 6 : Plusieurs scénarios possibles : Eo 7 : Satellites : a) Un satellite terrestre est un objet qui est en orbite autour de la Terre. Trajectoire 1 : impossible car Mars n eerce pas une action répulsive sur l astéroïde, mais attractive. Trajectoire 2 : impossible car Mars eerce une action sur l astéroïde, donc sa trajectoire est forcément modifiée. Trajectoire 3 : possible car Mars eerce une action attractive sur l astéroïde et dans ce cas, la vitesse de l astéroïde n est pas assez élevée pour qu il s échappe. Trajectoire 4 : possible car Mars eerce une action attractive sur l astéroïde et dans ce cas, la vitesse de l astéroïde est assez élevée pour qu il s échappe. Cependant, il sera dévié. Eo 8 : Comète : b) Il subit une action attractive à distance de la part de la Terre ce qui l empêche de s échapper (interaction gravitationnelle). c) Il ne tombe pas sur la Terre même s il subit une action attractive de sa part car le satellite possède une vitesse suffisante pour ne pas s écraser à la surface de la Terre. d) Si le satellite devait être freiné par des frottements avec des particules, sa vitesse diminuerait, elle ne serait plus assez importante et le satellite s écraserait sur terre. e) Ainsi, les satellites sont mis en orbite dans l espace bien au-dessus de l atmosphère pour ne pas être freinés par les particules qui composent l atmosphère et ne pas perdre de vitesse. Eo 9 : Modéliser une action : a) Les particules restent dans le sillage de la comète car elles subissent l action attractive à distance de la comète. Cette interaction entre les particules et la comète eiste car les particules et la comète ont une masse. C est l interaction gravitationnelle. La comète subit une action attractive de la part du Soleil (interaction gravitationnelle). b) La comète subit une action attractive à distance de la part du Soleil (interaction gravitationnelle). c) La comète subit une action attractive à distance de la part de la planète (interaction gravitationnelle). Cette action est d autant plus forte que la comète est proche de la planète. Donnée : S 1 a une plus grande masse que S 2. L interaction gravitationnelle entre P et S 1 sera plus forte que l interaction gravitationnelle entre P et S 2. P eerce la même action sur S 1 que S 1 sur P. P eerce la même action sur S 2 que S 2 sur P.

8 Eo 11 : Une fusée est propulsée de la Terre vers la Lune. Elle est soumise, tout au long de son trajet à deu actions opposées : celle de la Terre et celle de la Lune. Appelons G le point d équilibre. a) Quelles sont les deu actions qui s eercent sue la fusée? La fusée subit l action attractive à distance de la part de la Terre et l action attractive à distance de la part de la Lune. b) Comment varient ces deu actions lorsque la fusée s éloigne de la Terre? L action attractive à distance eercée par la Terre sur la fusée diminue à mesure que la fusée s éloigne de la Terre et l action attractive à distance eercée par la Lune sur la fusée augmente à mesure que la fusée se rapproche de la Terre. c) Justifie la notion de «point d équilibre». Le point qu équilibre G correspond à la position où la fusée subirait de la part de la Lune et de la part de la Terre des actions de même intensité de sorte que les deu actions se compenseraient eactement. d) Où se situerait ce point G si la Lune et la Terre avaient la même masse? Si les deu astres (Terre et Lune) avaient la même masse, le point G se trouverait eactement à égale distance de la Terre et de la Lune. e) Justifier la position de G sur le schéma. Comme la Terre a une masse plus importante que la Lune, à distance égale, la Terre eerce une action plus importante sur la fusée que la Lune. Pour compenser cela, il faut que la fusée s éloigne suffisamment de la Terre et se rapproche suffisamment de la Lune pour que les deu actions soient de même intensité. f) Dans quelle partie du trajet les moteurs servent-ils à faire avancer et dans quelle partie servent-ils à ralentir la fusée? Dans la première partie du trajet (d 1 ), l action de la Terre sur la fusée est plus importante que celle de la Lune sur la fusée. Globalement, l ensemble des deu actions s oppose à au mouvement de la fusée vers la Lune. Si la fusée veut continuer son mouvement et s éloigner de la Terre, ses moteurs doivent être utilisés pour la faire avancer. Dans la deuième partie du trajet (d 2 ), l action de la Terre sur la fusée est moins importante que celle de la Lune sur la fusée. Globalement, l ensemble des deu actions aide au mouvement de la fusée vers la Lune. Si la fusée veut résister à son mouvement vers la Lune, ses moteurs doivent être utilisés pour la faire ralentir.

9 Eercice 10 : 1/ La valeur de la force de gravitation entre Vénus et le soleil est donnée par l epression : msoleil mvénus F = G 2 DSV Données : m soleil = 1, kg m vénus = 4, G = 6, SI D Soleil-Vénus =D SV = 1, m 2/ Quelle est la valeur de la force de gravitation entre Vénus et le Soleil 5, N 5, N 5, N 3/ Sachant que la masse de la Terre est très proche de celle de Vénus, la force de gravitation est-elle plus grande ou plus petite que la force de gravitation Terre-Soleil? Comme Vénus est plus proche, la force de gravitation est plus grande (dénominateur plus petit)

10 Hatier :