Chapitre 2 : Les interactions dans l Univers

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Gautier Soucy
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1 Chapitre 2 : Les interactions dans l Univers

2 I-Interactions et forces 1-Interaction Distribuer les aimants Mise en questionnement : Qu est ce qu une interaction? Quelles sont les différentes interactions qui peuvent existent selon vous? Travail en groupe Temps : 5 min

3 Une interaction est une action mécanique réciproque entre deux objets : si un objets X agit sur l objet Y alors l objet Y agit sur l objet X. Exemple d interaction : Livre

4 Bilan : Une interaction est une action réciproque entre deux objets : si un objets X agit sur l objet Y alors l objet Y agit sur l objet X. On distingue les interactions de contact lorsque les objets se touchent, et les interactions à distance lorsque les objets ne se touchent pas. On distingue également les interactions attractives si les objets s attirent et les interactions répulsives si les objets se repoussent.

5 2-Les forces Quand un objet X est en interaction avec un objet Y, l action mécanique de X sur Y est appellée force. Une force est une modélisation d une action mécanique.

6 Si le livre exerce une force sur la table et que la table exerce une force sur livre, on parlera d interaction. F table / livre F livre / table

7 Quelles sont les points communs et les différences entre les deux forces? Phase magistrale F table / livre F livre / table

8 Bilan : Une force est caractérisée par : un point d application, une direction, un sens, une valeur.

9 Consigne : Trouver des exemples de forces dans la vie de tous les jours. Travail en groupe Temps : 5 min

10 II-L interaction gravitationnelle

11 Consignes données à l élève : Prendre connaissance du document ci-dessus et répondre aux questions. 1-Les affirmations suivantes sont-elles vraies ou fausses? Affirmations Vrai Faux La force gravitationnelle exercée par la Terre sur la Lune est plus grande que la force exercée par la Lune sur la Terre car sa masse est plus élevée. Les forces gravitationnelles qu exercent la Terre et la Lune, l une sur l autre sont proportionnelles à la distance qui les séparent. Les forces gravitationnelles qu exercent la Terre et la Lune, l une sur l autre sont inversement proportionnelles à la distance qui les séparent. Les forces gravitationnelles qu exercent la Terre et la Lune, l une sur l autre sont proportionnelles à leur masse. La constante G de gravitation est une constante de varie en fonction de l endroit de l Univers. Un homme placé dans l espace, loin de tout astre, de telle manière que les forces de gravitation ne se fassent plus ressentir, tomberait vers le bas. Travail individuel Temps : 10 min

12 Mutualisation par groupe : Affirmations Vrai Faux La force gravitationnelle exercée par la Terre sur la Lune est plus grande que la force exercée par la Lune sur la Terre car sa masse est plus élevée. Les forces gravitationnelles qu exercent la Terre et la Lune, l une sur l autre sont proportionnelles à la distance qui les séparent. Les forces gravitationnelles qu exercent la Terre et la Lune, l une sur l autre sont inversement proportionnelles à la distance qui les séparent. Les forces gravitationnelles qu exercent la Terre et la Lune, l une sur l autre sont proportionnelles à leur masse. La constante G de gravitation est une constante de varie en fonction de l endroit de l Univers. Un homme placé dans l espace, loin de tout astre, de telle manière que les forces de gravitation ne se fassent plus ressentir, tomberait vers le bas. Travail en groupe Temps : 7 min

13 III-Poids et masse 1-Distinction entre poids et masse Qu est ce que le poids d un objet? Qu est ce que la masse d un objet? Quelle est l unité du poids? Quelle est l unité de la masse? Consigne : Répondez à ces questions en formulant une hypothèse par groupe. Dynamomètre

14 Mise en questionnement en phase magistrale : Quelles sont les différentes hypothèses que vous avez émises? Vidéo à regarder : «Eurêka!» partie 1

15 La masse : -La masse est une grandeur positive intrinsèque d un objet : elle ne dépend pas du lieu. -Son unité est le kilogramme (symbole : kg). -L appareil permettant de mesurer la masse d un objet est la balance. Le poids : -Le poids est l action (ou force) gravitationnelle qu exerce la Terre sur les objets placés dans son voisinage. -Son intensité ou sa valeur s exprime en newton (symbole : N). -L appareil permettant de mesurer le poids d un objet est le dynamomètre.

16 2-Résolution de problème a) Appropriation du problème : En utilisant un moteur Vulcain, la fusée Ariane 5 décollera-t-elle?

17 Résolution de problème : En utilisant un moteur Vulcain, la fusée Ariane 5 décollera-t-elle? Pour répondre à la question, il nous faut la relation entre le poids et la masse.

18 b-déterminons la relation entre le poids et la masse Consigne : A l aide des documents distribuées, rédiger le protocole d une expérience à réaliser permettant de déterminer le lien entre le poids et la masse.

19 Consigne : A l aide des documents distribuées, rédiger le protocole d une expérience à réaliser permettant de déterminer le lien entre le poids et la masse.

22 Bilan du TP: Le poids et la masse sont deux grandeurs proportionnelles. Le coefficient directeur de la droite, appelé intensité du champ de pesanteur noté g, est voisin de 10. On a alors : P : poids en newton (N) m : masse de l objet en kilogramme (kg) P = m x g g : intensité du champs de pesanteur en newton par kilogramme (N/kg)

23 c-résolution du problème Au final, la fusée décollera t-elle? Justifier votre réponse.

24 On peut rajouter des propulseurs de type EPA dont la poussée de 5000 kn. Combien faudra t-il rajouter de propulseurs pour faire décoller la fusée. On négligera leur masse.

27 Bilan de la résolution de problème : Lorsque la fusée est à l équilibre avant le décollage, les forces agissant sur la fusée se compensent : le poids et la réaction du sol sont égales mais de sens opposé. Pour mettre en mouvement la fusée, il faut exercer une force de poussée supérieure à celle du poids.

28 3-Interprétation de la relation entre le poids et la masse : Vidéo «Eurêka» partie 2 Si une masse de 60 kg correspond à un poids de 600 N, pourquoi se «casser la tête» à établir une distinction entre une masse de 60 kg et un poids de 600 N? Consigne : Après avoir visionnée les vidéos suivantes, répondez à cette question en formulant une hypothèse par groupe.

30 Sur la Lune Sur la Terre

31 L un est situé sur la Lune et l autre sur la Terre. Ils n ont pas la même force de gravité.

32 Vidéo à regarder : «Eurêka!» partie 3

33 Apesanteur ou impesanteur?

34 Pour aller plus loin

35 Débat Si un astronaute était envoyé dans l espace à plusieurs milliers de kilomètres de la Terre, tomberait-il dans le vide vers le «bas»? Consigne : Répondez à cette question en formulant une 1 hypothèse par groupe. Travail par groupe de 4 Durée : 2 minutes

37 Débat Pourquoi la Lune ne tombe t-elle pas sur la Terre? Pourquoi la Terre ne tombe t-elle pas sur le Soleil? Consigne : Répondez à ces 2 questions en formulant une 1 hypothèse par groupe. Travail par groupe de 4 Durée : 2 minutes

43 III-Exercices d application Exercice 1 : Questions de cours 1-Donner la définition d une interaction. 2-Donner les deux types d interactions. 3-Donner les 4 caractéristiques d une force. 4-Citer 4 exemples de forces. 5-Donner la définition de l interaction gravitationnelle. 6-Donner la définition du poids en fonction de la masse et du poids. 7-Quelle est l unité de la masse? Quel est le symbole de son unité? Quel appareil utilise-t-on pour mesurer un objet? 8-Quelle est l unité du poids? Quel est le symbole de son unité? Quel appareil utilise-t-on pour mesurer le poids d un objet? 9-Entourrer la bonne réponse : La masse a pour expression : L intensité du champ de pesanteur a pour expression :

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