DÉCRIRE UN MOUVEMENT. 7.1 Qui observe? CHAPITRE 7

Transcription

1 CHAPITRE 7 DÉCRIRE UN MOUVEMENT Avant d étudier ce qui crée le mouvement, il nous faut le décrire. Qu est-ce qu un mouvement? Quand on est dans un train, on ne ressent pas le fait que le train bouge de la même manière qu en étant sur le quai. On va vouloir aussi distinguer les virages des lignes droites, ou différencier le mouvement d un TER et d un TGV. Tous ces éléments nous incitent à définir précisément les caractéristiques d un mouvement : qu est-ce qui importe pour décrire un objet qui bouge? 7.1 Qui observe? Commençons par une petite expérience. Prenons une planche à roulettes et posons dessus une petite voiture. Mettons nous face à la planche à roulettes. Nous faisons rouler celle-ci vers la gauche alors que la voiture roule vers la droite, à la même vitesse. Quels sont les mouvements : 1. De la planche par rapport à vous? Vers la gauche. 1

2 2. De la voiture par rapport à la planche? Vers la droite. 3. De la voiture par rapport à vous? Immobile. Conclusion : La description d un mouvement dépend du lieu où on se place. 2

3 Dans la vie de tous les jours, vous rencontrez souvent ce phénomène dans le train. Paul est sur le quai de la gare, il voit le train s approcher : c est le train qui est mobile. Claire est dans le train, elle voit Paul s approcher : pour Claire, c est le quai qui est mobile. 3

4 Vous avez déjà été assis dans un train immobile en gare alors que le train à côté démarrait. Quelle impression avez-vous eu? Pouvez-vous la décrire en quelques mots? On ne sait pas lequel démarre ou si les 2 démarrent. Conclusion : Avant de décrire un mouvement, il faut dire d où on l observe : c est notre référentiel, c est-à-dire le lieu par rapport auquel on va décrire le mouvement. Dans les exemples ci-dessus, le référentiel de Paul est le quai de la gare, et le référentiel de Claire est le train. 4

5 La notion de mouvement est liée à la perception de variations de distances : un point est en mouvement si sa distance relativement à des objets fixes du référentiel varie. L existence d un mouvement et (s il y a un mouvement) le sens de celui-ci dépendent du référentiel. 7.2 Quel trajet suit l objet? 5

6 Morgan et Carine sont dans la rue et voient passer un vélo. Considérons deux référentiels : 1. Morgan et Carine regardent le vélo passer depuis la rue. Leur référentiel est donc la rue. Pour Morgan et Carine, la tête du cycliste est-elle mobile? Si oui, se déplace-t elle le long d une droite, d un cercle ou d une courbe plus complexe? Elle se déplace le long d une droite. Le reflecteur, situé sur l un des rayons de la roue avant (cf shéma), est-il mobile? Si oui, décrit-il une droite, un cercle ou une courbe plus complexe? Il décrit une courbe plus complexe. 2. Supposons une coccinnelle placée au centre de la roue avant qui observe le mouvement du vélo. Son référentiel est donc le centre de la roue avant. Pour la coccinnelle, la tête du cycliste est-elle mobile? Si oui, décrit-elle une droite, un cercle ou une courbe plus complexe? Elle est immobile. Le reflecteur, situé sur l un des rayons de la roue avant, est-il mobile? Si oui, décrit-il une droite, un cercle ou une courbe plus complexe? Il décrit un cercle. Afin de représenter la courbe que décrit le reflecteur sur le vélo selon le point de vue de Morgan et Carine, réalisons la petite manipulation suivante : prenez un disque en carton représentant la roue, dans lequel on a fait un petit trou, représentant le reflecteur. Faites-le rouler le long d une règle tout en laissant un stylo dans le trou. La courbe obtenue est la courbe qu a décrite le reflecteur du vélo pour Morgan et Carine. 6

7 Tracé obtenu : Courbe obtenue par les élèves : 7

8 Conclusion : La courbe décrite par un point en mouvement dépend du référentiel dans lequel on se place. Cette courbe s appelle la trajectoire du point. Vocabulaire : Lorsqu un objet décrit une droite, on dit que son mouvement est rectiligne. Lorsqu il décrit un cercle on dit que son mouvement est circulaire. Pouvez-vous dire dans les exemples ci-dessous si le mouvement est rectiligne ou circulaire? Mettez R pour rectiligne et C pour circulaire. Cabine du téléphérique Point sur un CD Pomme Nacelle de la Bastille en lecture qui tombe sur une grande roue R C R C 7.3 Rapide ou lent? On ne peut pas décrire le mouvement de quelqu un qui marche ou de quelqu un qui court de la même manière : même si on les observe du même endroit et qu ils passent par le même chemin, on voit bien qu il est utile de distinguer à quelle vitesse ils évoluent. De même la vitesse permettra de faire la différence entre quelqu un qui pédale lentement et quelqu un qui pédale vite. 8

9 Ce qui importe en fait c est le temps durant lequel vous avez observé le cycliste parcourir une distance donnée. On définit alors la vitesse moyenne : Si un mobile parcourt la distance d en une durée t, on appelle vitesse moyenne le quotient de d par t : v = d t. v s exprime en mètres par seconde (m/s), en kilomètres par heure (km/h)... Connaissez-vous les différents ordre de grandeur de la vitesse? Coureur à pied Voiture sur l autoroute TGV Terre 35 km/h 130 km/h 300 km/h km/h Un calcul de vitesse moyenne Carine et Morgan ont vu Julien, sur son vélo, faire le tour de la place Vaucanson en 1 minute et 10 secondes. Sachant qu il a parcouru 300 mètres, donner la vitesse moyenne de Julien en m/s. v = d t = 300 m 70 s = 4, 3 m s 9

10 7.4 Accélérons! Si le cycliste qui pédalait doucement se met à appuyer fort sur les pédales, il va aller plus vite. La vitesse moyenne, calculée sur tout le temps où vous avez vu le cycliste, ne rendra pas compte de ce changement de vitesse. On utilise alors la vitesse instantannée. Celle-ci décrit la vitesse à un instant donné du cycliste. Si le cycliste pédale toujours de la même manière, la vitesse instantannée est constante ; on aura alors vitesse instantannée = vitesse moyenne à tout moment. Nous ne détaillons pas ici comment se calcule la vitesse instantannée. Ce qu il faut retenir est qu un changement de vitesse instantannée traduit une accélération ou une décélération. En voiture, on augmente la vitesse instantannée en appuyant sur la pédale d accélérateur et on la diminue en appuyant sur la pédale de frein. Prenons l exemple d un vélo que l on voit partir, puis pédaler à un rythme régulier et ensuite s arrêter. Si on représente la distance qu il parcourt, on obtient le graphe suivant. Le graphique adjacent représente sa vitesse instantannée. Vitesse Temps 1. Le cycliste démarre. Il accélère : sa vitesse instantannée augmente. 2. Le cycliste va à un rythme constant : sa vitesse instantannée est constante, son mouvement est uniforme. 3. Le cycliste ralentit : sa vitesse instantannée diminue. 10

11 Ce qu il faut retenir : Le mouvement d un objet est défini par rapport au point d observation, appelé référentiel. Chaque point d un objet en mouvement décrit une courbe, appelée trajectoire. La rapidité avec laquelle un point décrit sa trajectoire donne la vitesse moyenne qui vaut : v = distance temps. Si la vitesse instantannée augmente on dit que le mouvement accélère, si elle diminue on dit que le mouvement ralentit et si elle est constante on dit que le mouvement est uniforme. 11

12 Exercices - Devoir maison Exercice 1 : Le pendule dans le bus Fabriquez-vous à la maison un pendule comme montré en cours, par exemple avec un petit cailloux, un gomme, un morceaux de bois... et un bout de fil. Lors d un de vos prochains déplacements en bus, tram, train ou voiture, amenez ce pendule avec vous. Décrivez vos observations lors du démarrage. Est-ce que le pendule reste immobile? Est-ce qu il bouge? Par rapport à vous? Par rapport au bus (tram/train/voiture)? Par rapport à l extérieur? 12

13 Exercice 2 : Référentiel et trajectoire Répondez par OUI ou NON à chacune des affirmations et expliquez pourquoi : Sarah est assise dans le tramway. Pourrait-elle dire que celui-ci est immobile? Aldo et Théo sont assis chacun dans une barque. Ils ne voient pas le rivage. Ils constatent que les barques se rapprochent sous l effet des courants invisibles. Peuvent-ils savoir si les deux barques sont en mouvement ou s il n y en a qu une qui bouge? Complétez les phrases suivantes : Un ascenseur décrit une trajectoire. La terre tourne autour du soleil. Elle décrit une trajectoire à peu près. Exercice 3 : Calcul de la vitesse moyenne En France, en agglomeration la vitesse est limitée à 50 km/h. Deux automobilistes traversent un village qui fait 800 m de long. Le premier parcoure ce trajet en 1 min 20 s, le deuxième en 36 s. Est-ce que l un des deux (qui?) ou les deux commettent une infraction? 13

14 Exercice 4 : La distance et la vitesse en fonction du temps Utilisez la représentation de la distance parcourue par un véhicule en fonction du temps donnée par le graphique et répondez par VRAI ou FAUX à chacune des affirmations : Arrivée Distance t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 Départ Temps Entre t 4 et t 5 le mouvement est accéléré. VRAI FAUX Entre t 2 et t 3 le mouvement est uniforme. VRAI FAUX Entre t 7 et t 8 le mouvement est ralenti. VRAI FAUX Entre t 1 et t 2 le mouvement est ralenti. VRAI FAUX Entre t 5 et t 6 le mouvement est accéléré. VRAI FAUX La distance s accroît toujours au cours du temps. VRAI FAUX 14

15 Même question pour la représentation de la vitesse en fonction du temps : Vitesse t1 t2 t3 t4 Temps Entre t 1 et t 2 le mouvement est uniforme. VRAI FAUX Entre t 2 et t 3 la vitesse est constante. VRAI FAUX Entre t 3 et t 4 le mouvement est ralenti. VRAI FAUX C est la vitesse moyenne qui est représentée sur le graphique. VRAI FAUX Entre t 2 et t 3 la vitesse instantanée est aussi la vitesse moyenne. VRAI FAUX 15

16 Exercices - Corrigé Exercice 1 : Le pendule dans le bus Fabriquez-vous à la maison un pendule comme montré en cours, par exemple avec un petit cailloux, un gomme, un morceaux de bois... et un bout de fil. Lors d un de vos prochains déplacements en bus, tram, train ou voiture, amenez ce pendule avec vous. Décrivez vos observations lors du démarrage. Est-ce que le pendule reste immobile? Est-ce qu il bouge? Par rapport à vous? Par rapport au bus (tram/train/voiture)? Par rapport à l extérieur? Le pendule bouge par rapport à vous-même et par rapport au bus (tram/train/voiture). Vous êtes vous-même immobiles par rapport au bus (tram/train/voiture). Une personne à l extérieur va voir le pendule immobile et vous bouger avec le bus (tram/train/voiture). 16

17 Exercice 2 : Référentiel et trajectoire Répondez par OUI ou NON à chacune des affirmations et expliquez pourquoi : Sarah est assise dans le tramway. Pourrait-elle dire que celui-ci est immobile? OUI. Pour Sarah le tramway est immobile. La distance qui la sépare du tramway ne varie pas au cours du temps. Aldo et Théo sont assis chacun dans une barque. Ils ne voient pas le rivage. Ils constatent que les barques se rapprochent sous l effet des courants invisibles. Peuvent-ils savoir si les deux barques sont en mouvement ou s il n y en a qu une qui bouge? NON. Ils n ont aucun repère, ils ne peuvent pas savoir. Complétez les phrases suivantes : Un ascenseur décrit une trajectoire rectiligne. La terre tourne autour du soleil. Elle décrit une trajectoire à peu près circulaire. Exercice 3 : Calcul de la vitesse moyenne En France, en agglomeration la vitesse est limité à 50 km/h. Deux automobilistes traversent un village qui fait 800 m de long. Le premier parcoure ce trajet en 1 min 20 s, le deuxième en 36 s. Est-ce que l un des deux (qui?) ou les deux commettent une infraction? La vitesse moyenne se calcule comme v = d, ou d est t la distance parcourue et t la durée du déplacement. Premier automobiliste : d = 800m = 0.8km, 1 t = 1min20s = ( )s = 80s = 80 h = 1 h d où v = 0.8km = 1 45 h 36km. h Cet automobiliste ne commet pas d infraction. Deuxième automobiliste : d = 800m = 0.8km, 1 t = 36s = 36 h = 1 h d où v = 0.8km = h 80km. h Cet automobiliste commet une infraction car il roule à 80 km/h à la place de 50 km/h. 17

18 Exercice 4 : La distance et la vitesse en fonction du temps Utilisez la représentation de la distance parcourue par un véhicule en fonction du temps donnée par le graphique et répondez par VRAI ou FAUX à chacune des affirmations : Entre t 4 et t 5 le mouvement est accéléré. FAUX - uniforme Entre t 2 et t 3 le mouvement est uniforme. VRAI Entre t 7 et t 8 le mouvement est ralenti. VRAI Entre t 1 et t 2 le mouvement est ralenti. FAUX - accéléré Entre t 5 et t 6 le mouvement est accéléré. VRAI La distance s accroît toujours au cours du temps. FAUX - elle peut rester constante. Même question pour la représentation de la vitesse en fonction du temps : Entre t 1 et t 2 le mouvement est uniforme. FAUX - accéléré Entre t 2 et t 3 la vitesse est constante. VRAI Entre t 3 et t 4 le mouvement est ralenti. VRAI C est la vitesse moyenne qui est représentée sur le graphique. FAUX - c est la vitesse instantanée. Entre t 2 et t 3 la vitesse instantanée est aussi la vitesse moyenne. VRAI 18

19 CHAPITRE 8 FORCES Nous avons vu comment décrire le mouvement, voyons maintenant comment le créer, ou au contraire comment expliquer un état d équilibre. Un livre sur une table reste immobile. Si nous le poussons, il se met à bouger. Cet exemple basique permet de voir qu une action crée le mouvement. En fait, la création d un mouvement ou la modification d un mouvement sont dues aux forces qui s exercent sur l objet. Détaillons un peu maintenant ce que nous entendons par forces. 8.1 Corde tendue - définition d une force Rappelons ce que nous avons vu au cours précédent. Vous pouvez rencontrer dans une fête foraine par exemple le jeu de la corde, qui consiste à mettre deux équipes tirant aux deux bouts d une corde. Le but est que chaque équipe tire sur la corde de sorte à faire avancer l équipe adverse. La première équipe ayant franchit une limite donnée a perdu. Florent et Jessica ont illustré cet exemple. Dans un premier temps, ils ont tendu la corde mais aucun des deux ne bougeait. L absence de mouvement était due au fait qu ils tiraient avec la même force. Plus exactement, ils exerçaient une force de même intensité / d intensité différente de même direction / de direction différente de même sens / de sens opposé. Rayez la mauvaise réponse. 19

20 Ensuite, lorsque Florent a tiré plus fort sur la corde, Jessica a-t elle avancé ou reculé? Elle a avancé. Le mouvement s est fait dans le sens de la force qui avait l intensité la plus grande. Inversement, lorsqu il a relaché la tension qu il exerçait sur la corde, Jessica a-t elle avancé ou reculé? Elle a reculé. Ce que montre cet exemple est que l intensité de la force est importante pour créer le mouvement. Ce principe est présent dans beaucoup de jeux. Ainsi, le bras de fer repose sur la même idée : le but est de mettre en mouvement le bras adverse. Pour cela les deux adversaires exercent des forces sur les bras des concurrents. Celui qui va exercer la force la plus importante va réussir à baisser le bras de l autre et pourra gagner. Reprenons la corde et fixons les deux extrémités. Si nous exerçons une force dirigée vers le bas au milieu de la corde, nous pouvons constater que celle-ci se déforme : le point où l on exerce la force descend. Ceci rejoint l expérience précédente : en exerçant une force, nous créons un mouvement dirigé dans la direction et dans le sens de la force. De plus, nous pouvons voir que le point où l on tire la corde descend plus ou moins bas selon la force exercée. Plus l intensité de la force est grande, plus l amplitude du mouvement résultant est grande. 20

21 Nous avons ensuite tiré sur la corde non plus au milieu de celle-ci mais sur le côté. Pouvez-vous comparer ce que vous avez observé avec le cas où l on tirait au milieu? En tirant au milieu, les deux côtés se déformaient de manière identique alors qu en tirant sur un côté, la déformation de la corde à gauche et à droite ne sera pas la même. La conclusion de ces observations est que le point où on applique la force est important pour expliquer le mouvement qui est créé. Pour vous en convaincre, vous pouvez essayer l expérience suivante : prenez un stylo posé sur une table et poussez le au milieu : chaque point du stylo se déplace selon une trajectoire rectiligne. Si par contre vous le poussez à une extrémité, chaque point va avoir une trajectoire circulaire. Conclusion : Pour expliquer un mouvement, nous avons introduit la notion de force. Ce qui est important pour décrire une force, c est de donner : son intensité sa direction son sens son point d application Remarque : Dans le cas de la corde, nous pouvions définir avec précision le point d application de la force : c était le point de la corde que la main attrapait pour tirer. Dans certains cas, il est plus dur de donner un unique point d application. 21

22 Vous nous avez cité en cours l exemple du vent. Le vent exerce une force en tout point d une voile de bateau ou d un arbre : on dit que c est une force répartie. A l inverse, lorsqu il y a un unique point d application bien défini (pression du doigt, laisse d un chien, etc) on dit que la force est localisée. Nous devons aussi distinguer les forces de contact des forces à distance. Tirer sur la corde équivaut à exercer une force de contact : nous touchons la corde. En attirant un objet métalique à l aide d un aimant, l objet qui est attiré n a aucun contact avec la force qu exerce l aimant. Ceci correspond donc à une force à distance. 8.2 Représenter une force Nous avons vu que ce qui permet de définir une force, ce sont l intensité, la direction, le sens et le point d application. Afin de faire des schémas, pour mieux visualiser un phénomène, nous voulons représenter les forces. Ceci peut être réalisé à l aide de vecteurs ; nous allons voir maintenant comment Les vecteurs Pour représenter une direction et un sens, rien de tel qu une flèche. Un vecteur est en fait une flèche, dont la longueur donne l intensité et le point de départ de la flèche le point d application. Ainsi une force correspond bien à un vecteur car nous avons : Force Intensité Direction Sens Point d application Vecteur Longueur Orientation Sens du vecteur, donné par la flèche Point de départ Afin de bien comprendre qu une force ou un vecteur sont des flèches, c est-à-dire que ce ne sont pas des chiffres mais qu ils ont une direction, un sens et un point d application, nous les notons avec une flèche 22

23 au-dessus : F. Sans la flèche, nous aurons l intensité F de F. Voici quelques exemples de vecteurs : Exercice 1 : Choisir la bonne direction Sur le quai d une station de métro parision il est indiqué direction Nation, sur le quai d en face on peut lire direction Etoile. Le mot direction a-t-il dans ce cas la même signification qu en physique? Non, dans le quotidien on mélange direction et sens. Une direction dans le language du quotidien correspond au sens en physique. Exercice 2 : Vecteurs Pour chaque couple modélisé ci-dessus précisez si F 1 et F 2 ont : 1er cas 2ème cas 3ème cas la même direction? oui oui non le même sens? non non non la même valeur? non oui non Répondez par oui ou par non. 23

24 Nous pouvons maintenant illustrer le lien entre forces et vecteurs. Prenons le cas d un déménageur qui se retrouve à devoir déplacer une grande caisse. Les schémas ci-après montrent comment représenter la force qu il exerce en tirant ou en poussant, en fournissant beaucoup d effort ou très peu... Prenons l exemple du cas a (colonne 1) : le déménageur pousse la caisse car le vecteur est dirigé vers la caisse ; il fournit un effort important car le vecteur est grand, ce qui signifie que son intensité est élevée ; il exerce la force au point A. Ainsi, tout semble bien résumé dans un tel schéma. Pour les différents cas ci-dessus, dites si le déménageur tire ou pousse la caisse (T ou P), s il fournit un effort important ou faible (+ ou -) et donnez le point d application de la force (A,B,C ou D). 24

25 Colonne 1 a b c d Tire ou pousse P T P T Grand ou faible effort Point d application A B A B Colonne 2 a b c d Tire ou pousse T T P T Grand ou faible effort Point d application B B B B Essayons de mettre en application ce que nous avons vu! Pouvez-vous représenter sur les dessins qui suivent les forces exercées respectivement par la canne de billard sur la boule, le plongeur sur le bord de la piscine et la corde d escalade sur le grimpeur? Ne connaissant pas l intensité des forces, vous pouvez faire des longueurs quelconques Qui agit sur quoi? En général, la direction, le sens et le point d application d une force se trouvent naturellement à partir de ce qu on observe. Dans cette observation, il est indispensable de dire qu est-ce-qui exerce la force et sur quoi il exerce la force. Dans les exemples ci-dessus nous avons précisé que c était l action de la canne de billard sur la boule car sans préciser, nous ne pourrions nous y retrouver : il existe beaucoup de forces! 25

26 Exercice 3 : Qui agit sur quoi? Dans l exemple ci-dessous, qui est-ce qui exerce une force sur quoi? L homme agit sur le chariot et le sol ; le chariot agit sur l homme et le sol Intensité d une force Comment mesurer maintenant l intensité de la force? L idée pour mesurer si la force est grande ou petite est que si on tire sur un même ressort plus où moins fort, celui-ci s allongera de manière proportionnelle à l intensité avec laquelle on tire. L appareil de mesure d un force s appelle un dynamomètre. L intensité de la force se donne en Newton et se note N. Quelques dynamomètres. Vous pouvez voir que plus on tire fort sur un dynamomètre, plus la valeur en Newton donnée par ce dernier est grande. 26

27 Exercice 4 : Quelques valeurs Reliez par une flèche chaque force à la valeur qui lui correspond. Force Valeur Force excercée par le doigt 1 N sur le poussoir d un stylo à bille Force de poussée d une fusée 10 7 N Force de traction d une voiture N remorquant une caravane Action du pied sur la pédale de 500 N frein d une voiture Les élèves ont relié la force avec la valeur correspondante, ici, les valeurs sont données dans le bon ordre. Exercice 5 : Représentation d une force Représentez dans le schéma ci-dessous les forces appliquées (On utilisera l échelle : 1 cm 2 N). en A par la boule sur le ressort (valeur 3 N) en B par le fil tendu sur la boîte (valeur 7,5 N) en C par la table sur la balle (valeur 3,5 N) 27

28 8.3 Equilibre versus mouvement Un objet en équilibre est un objet dont le mouvement n est pas modifié : s il est immobile, il reste immobile, s il est en mouvement, la direction, le sens et la vitesse du mouvement restent identiques. Nous avons vu avec l exemple de la corde que si les forces qui s exerçaient s annulaient, nous avions un état d équilibre. Cette observation est liée au principe fondamental suivant : Principe d inertie : Dans le référentiel terrestre, tout corps soumis à des forces qui se compensent reste à l état de repos ou conserve un mouvement rectiligne uniforme. Tout changement de mouvement est dû à une force. Prenons l exemple d un panier soumis à une force verticale dirigée vers le bas. Accroché à deux ficelles comme représenté ci dessous, il est en équilibre. Représentez les forces exercées sur le panier. S il n y a pas de mouvement, cela signifie que les forces se compensent. 28

29 Donc même si aucune force n a la même direction, leur somme s annule. Exercice 6 : Appliquer la condition d équilibre Cette bille est en équilibre sur une table. Représentez son poids et la deuxième force à laquelle elle est soumise. 8.4 Le principe de superposition Des forces qui se compensent, ou qui s annulent, cela signifie que la somme est un vecteur nul : si on met bout à bout toutes les forces, on revient au point de départ. Comment faire la somme des forces en pratique? Réalisons une expérience pour mieux comprendre comment plusieurs forces d additionnent. Fixons un ressort à une extrémité. A l autre extrémité, exerçons deux forces obliques. Notons leur inclinaison et mesurons leur force à l aide d un dynamomètre. Notons aussi la position de l extrémité du ressort sur laquelle on a tiré. Nous souhaitons maintenant exercer une force unique sur l extrémité du ressort pour qu il retrouve la même position que dans le cas précédent. 29

30 Quelle est sa direction? Sa force? Faites un schéma. Schéma fait par les élèves. Conclusion : Le principe de superposition : Le déplacement d un point d un corps soumis à plusieurs forces directement appliquées est la somme des déplacements en ce point produits par chaque force prise isolément. En pratique, on obtient le vecteur de la force totale comme somme de tous les vecteurs individuels. Exercice 7 : La somme de plusieurs forces Dessinez le vecteur de la force totale. 30

31 CHAPITRE 9 LES DIFFÉRENTES FORCES Nous savons comment décrire une force et comment la représenter. Maintenant, nous allons voir quelles sont les forces qui existent. Nous avons vu la force mécanique, résultant d une action mécanique, par exemple en tirant sur la corde ou en poussant une caisse. Vous avez aussi cité la force exercée par le vent. Pouvez-vous citer d autres types de forces? Forces citées par les élèves : l attraction la gravité une pression la force magnétique Nous allons en voir quelques-unes ensemble. 31

32 9.1 La gravité La force que l on rencontre le plus souvent est la gravité. Prenons un crayon. Si on le lache, il tombe. Donc c est qu il y a eu une force, puisqu on a dit que la création d un mouvement était dû à une force. Cette force est appelée le poids et est due à la gravité. Cette force fut mise en évidence en 1687 par Isaac Newton ( ). L anecdote autour de cette invention est que cette idée lui serait apparu en recevant une pomme sur la tête! Il se serait alors demandé pourquoi cette pomme était tombée et en aurait déduit cette fameuse gravité. Connaissez-vous les caractéristiques du poids? Le poids est une force exercée par terre. C est une force de contact / à distance. (Rayer la mauvaise réponse) Sa direction est verticale, Son sens est vers le bas, Son intensité s exprime en Newton, Son point d application s appelle centre de gravité. Représentez le poids de la pomme sur le dessin. 32

33 9.1.1 Poids ou masse? Si nous attachons un objet à un dynamomètre, nous pouvons en effet constater que le dynamomètre nous donne la valeur d une force. Nous pouvons ainsi mesurer la valeur du poids d un objet. Nous constatons que plus l objet est lourd, plus l intensité du poids est grande. Ceci amène une autre question : que veut dire lourd? Souvent, sur les paquets de farine ou de sucre, vous voyez écrit Poids net : 1 kg. Or, nous avons dit que le poids est une force, donc son intensité s exprime en Newton! Le fait d écrire Poids est donc un abus de langage. En réalité, il devrait être écrit Masse nette : 1kg. Dire qu un objet est lourd c est dire que sa masse est élevée. La masse s exprime en grammes et c est la valeur donnée par une balance : elle est totalement indépendante du lieu où l on se trouve. Cependant, il y a un lien entre l intensité du poids et la masse. A l aide d un dynamomètre et d une balance, mesurons la masse et le poids de différents objets. Objet des ciseaux un mousqueton un pot de confiture vide Masse M (g) 34,55 68, Poids P (N) 0,3 0,7 1,1 Poids Masse (N/kg) 8,7 10,

34 Nous constatons que le rapport g = P M est constant et vaut environ 9 N kg. Conclusion : L intensité du poids est donc proportionnelle à la masse et vaut P = M g avec g = 9.8 N/kg (en moyenne sur la terre). g s appelle la pesanteur. La différence entre poids et masse et surtout visible lorsque l on s éloigne de la Terre... mais là, nous ne pouvons pas vous le montrer! De même que la Terre, la Lune exerce une force d attraction sur les objets qui l entoure. Cependant l intensité de la force qu elle exerce est beaucoup plus faible que celle de la Terre. Ceci est dû au fait que la Lune a une masse moindre que la Terre. La relation est toujours vraie, mais g varie! P = m g 34

35 Rappelez-vous les images de cosmonautes sur la Lune... Les sauts qu ils effectuent alors sont impressionnants! D après vous cela est dû au fait que la pesanteur sur la Lune est plus grande ou plus petite que sur la Terre? Justifiez votre réponse. La pesanteur est plus petite, car on peut faire des sauts plus grands. Exercice 8 : Petit calcul... Consultez le tableau ci-contre. Un astronaute a, sur la Terre, un poids de 637 N. Quelle est sa masse sur la Terre? Planète g(n/kg) Mars 3.7 Jupiter 25.9 Saturne 11.3 Terre 9.8 Vénus 8.8 Lune 1.6 M = P g = 64.9 kg Quelle est sa masse sur la Lune? M = 64.9 kg Quelle est son poids sur la Lune? P = M g = N 35

36 L attraction de la Lune est plus faible que celle de la Terre, cependant, ce qui explique aussi pourquoi les objet sur la Terre ne partent pas vers la Lune et que nous sommes proches de la Terre et éloignés de la Lune. Si on s éloigne de la Terre sans être suffisament proche de la Lune pour sentir son attraction, que se passe-t il? C est ce qu expérimentent les spationnautes dans une fusée. Les spationnautes se retrouvent en état d impesanteur : la masse reste la même mais la force de gravité n est plus assez forte pour les maintenir au sol, d où cette impression qu ils flottent. Remarque : Le mouvement de la Lune autour de la Terre est dû au fait que la Lune est soumise à la force de gravité exercée par la Terre. De même, la Terre tourne autour du soleil car le soleil exerce sur elle une force de gravité. 36

37 9.1.2 Petite expérience sur le point d application Prenons une pièce d un euro. Dans certaines positions, la pièce va tomber, tandis que dans d autres la pièce sera stable. Pour expliquer ce phénomène, nous allons essayer de construire un funambule. Prenez un bouchon et deux fourchettes. Le but est de planter les fourchettes dans le bouchon de sorte que ce dernier tienne en équilibre sur un stylo. Donner deux positions de fourchettes obtenues : 1. Une position pour laquelle vous n arrivez pas à obtenir l équilibre : Schéma fait par les élèves : 2. Une position pour laquelle l équilibre est possible : 37

38 Photo de la manip qui n était pas montrée aux élèves. Quelle est la force qui fait tomber le funambule? C est la gravité. Est-ce que cette force s applique aussi dans le deuxième cas? Quelle est la différence? Oui, c est la même force, mais son point d application est modifié. Revenons sur le point d application de la force responsable de la chute du funambule construit, il s appelle centre de gravité. Ce point est en quelque sorte au milieu du funambule. D après-vous, comment se modifie ce point selon la façon de planter la fourchette? Comparez les cas 1. et 2. ci-dessus. Les élèves ont fait des schémas pour dessiner le centre de gravité, on leur a dit que le funambule tombe s il n est pas à l intérieur du bouchon. Essayez de trouver une manip similaire avec une tour construit de légos. Schéma fait par les élèves. 38

39 Le funambule (ou la tour) reste en équilibre, ne tombe pas, si le centre de gravité se trouve audessus de la pointe du stylo (le légos tout en bas), ou plus généralement audessus de sa surface d appui. Exercice 9 : Un funambule dans le cirque Selon-vous, pourquoi un funambule dans un cirque prend-il une grande barre pour marcher sur une corde? Pour mettre son centre de gravité sur la corde et le plus bas possible. 9.2 Le frottement Prenons deux plans auxquels nous donnons la même inclinaison. L un a une surface rugueuse et l autre lisse. Posons un objet successivement sur chacun des plans. Il glisse sur l un et reste immobile sur l autre. D après vous sur lequel reste-t-il immobile? Le plan rugueux ou le plan lisse? Sur le plan rugueux. L expérience confime-t-elle votre réponse? Oui. 39

40 La force que nous venons de mettre en évidence s appelle la force du frottement. D après vous, est-il plus efficace de freiner sur une route sèche ou sur une route mouillée? Pourquoi? Sur une route sèche, car il y a plus de frottements. Exercice 10 : Sur le verglas Pourquoi selon vous un promeneur a-t-il des difficultés à se déplacer sur la glace? Il n y a pas de frottement. 9.3 La force magnétique Observons une bille que l on fait rouler sur un plan incliné. Recommençons maintenant l expérience en plaçant un aimant au bas du plan incliné. Représentez sur les schémas ci-dessus la trajectoire de la bille. La modification de la trajectoire de la bille est due à la force magnétique exercée par l aimant sur la bille. Est-ce une force de contact? A distance? A distance. 40

41 Le mouvement des aiguilles d une boussole est en fait dû lui aussi à une force magnétique. Qu est-ce-qui exerce cette force sur la boussole? Le champ magnétique terrestre. 9.4 La force electro-statique Prenez un ballon et frottez-le contre votre pull. Approchez-le ensuite de vos cheveux. Qu observez-vous? Quelle est l explication de ce phénomène? Les cheveux sont attirés - il y a une force. Essayez maintenant de vaincre la gravité en fixant le ballon en hauteur sans l attacher et sans qu il tombe! Schéma fait par les élèves. 41

42 Exercices - Devoir maison Exercice 1 : Reconnaître des forces Précisez pour les 4 situations de quelle force il s agit, s il s agit d une force à distance ou de contact, une force localisée ou répartie. (a) Parachutiste (b) Un athlète qui s entraine avec des haltères (c) Un pigeon et sa roulotte (d) Des arbres dans le vent (a) : La force qui agit sur le parachutiste (b) : La force que l athlète exerce (c) : La force que le pigon exerce 42

43 (d) : La force que les arbres subissent Exercice 2 : Utiliser la condition d équilibre Une bille de masse 80 g est suspendue à un fil. 1. Calculez la valeur du poids de cette boule. 2. La bille est-elle en équilibre? 3. Deux forces verticales agissent sur la bille. Rajoutez-les dans le schéma. Par quoi sont-elles exercées? 4. Comparez les deux forces. Exercice 3 : Modéliser une force Simon soulève verticalement une valise avec une force F de valeur 100 N. Schématisez la valise et représentez la force F. Précisez l échelle utilisée. Exercice 4 : Trouver l erreur Sur un paquet de sucre vous pouvez lire poids net 1 kg. Reformulez correctement. Observez un pèse-personne. En quelle unité est-il gradué? Cette unité est-elle correcte pour exprimer un poids? On a souvent qu un objet est plus léger dans l eau. Est-ce exact? Expliquez le sens de cette phrase. 43

44 Exercice 5 : Un poids par planète Consultez le tableau ci-dessous. Calculez ce que serait votre poids et votres masse sur Vénus, Mars et Jupiter. Planète g(n/kg) Mars 3.7 Jupiter 25.9 Saturne 11.3 Terre 9.8 Vénus 8.8 Lune 1.6 Exercice 6 : La somme de plusieurs forces Dessinez le vecteur de la force totale. Exercice 7 : Découvrir le mot caché 1. Etat dans lequel se trouvent les cosmonautes dans leur cabine. 2. C est l unité de valeur de poids. 3. C est l unité de masse. 4. Celle du poids est verticale. 5. Grandeur constante liée à la quantité de matière. 44

45 Exercices - Corrigé Exercice 1 : Reconnaître des forces (a) La force qui agit sur le parachutiste est d une part son poids qui le tire vers le bas, c est une force à distance et localisée. D autre part, le vent l empêche de tomber au sol, c est une force orientée vers le haut, une force de contact et répartie. (b) La force que l athlète exerce sur les haltères est une force orientée vers le haut, une force de contact et localisée. (c) La force que le pigon exerce sur sa maison roulante est une force de contact et localisée. (d) La force que les arbres subissent dans le vent est une force de contact et répartie. Exercice 2 : Utiliser la condition d équilibre P = g M = 9.81 N/kg 80 g = 0.8 N La bille est en équilibre car elle reste au repos. Il y a le poids, une force qui agit au centre de la bille et qui la tire vers le bas. Il y a la force du fil qui agit en haut de la bille et qui la tire vers le haut. Les deux forces ont la même intensité, la même direction, le sens opposé et n ont pas le même point d application. 45

46 Exercice 3 : Modéliser une force Exercice 4 : Trouver l erreur Il faudrait écrire : masse net 1 kg. Elle est gradué en kg. Cette unité est correcte pour exprimer une masse et non pas un poids. Le poids est une force avec l unité Newton. L objet garde sa masse dans l eau. Par contre, l eau exerce une force sur l objet vers le haut. La force qu il nous faut alors pour tenir un objet dans l eau et inférieur au poids car l eau nous aide. On a l impression que l objet est plus léger. 46

47 Exercice 5 : Un poids par planète Une personne avec une masse de 50 kg a la même masse sur tous les planètes. C est son poids qui change! Terre : P = g M = 9.81 N/kg 50 kg = N Vénus : P = g M = 8.8 N/kg 50 kg = 440 N Mars : P = g M = 3.7 N/kg 50 kg = 185 N Jupiter : P = g M = 25.9 N/kg 50 kg = 1295 N Exercice 6 : La somme de plusieurs forces Exercice 7 : Découvrir le mot caché I M P E S A N T E U R N E W T O N K I L O G R A M M E D I R E C T I O N M A S S E mot caché : le poids 47

48 21.novembre 2006 Devoir surveillé Nom : Prénom : Exercice 1 : Décrire un mouvement, 3 points Cet exercice est à compléter sur cette feuille. La description d un mouvement nécessite le choix d un, c est-à-dire du lieu d où on décrit le mouvement. Nous pouvons alors donner la courbe que décrit l objet, c est sa. Nous pouvons aussi donner la vitesse à laquelle l objet se déplace. Nous avons vu la vitesse moyenne et la vitesse instantannée. Si la vitesse instantannée augmente, on dit que le mouvement tandis que si elle diminue, on dit qu il,. Si enfin la vitesse instantannée est constante, on dit qu on a un mouvement. Dans ce dernier cas, quelle est la relation entre vitesse moyenne et vitesse instantannée? 1

49 Exercice 2 : La vitesse, 2.5 points Cet exercice est à faire sur une autre feuille. Dans une avenue en ligne droite, Robin, à l arrêt, regarde passer Céline au volant de sa voiture. Quel est le mouvement de la voiture pour Robin? Pour Céline? Sachant qu elle a parcouru 500 mètres en 30 secondes, quelle est la vitesse moyenne de la voiture pour Robin? Pour Céline? Donnez les résultats en kilomètres par heure. D après vous, Céline est-elle en infraction? Justifiez votre réponse. Exercice 3 : Sur un autre planète, 2.5 points Cet exercice est à faire sur une autre feuille. Consultez le tableau ci-contre. Un astronaute a, sur la Terre, un poids de 650 N. Quelle est sa masse sur la Terre? Quelle est sa masse sur le Jupiter? Quelle est son poids sur le Jupiter? Planète g(n/kg) Mars 3.7 Jupiter 25.9 Saturne 11.3 Terre 9.8 Vénus 8.8 Lune 1.6 Exercice 4 : La somme de plusieurs forces, 2 points Cet exercice est à compléter sur cette feuille. Dessinez le vecteur de la force totale. 2

50 Exercice 5 : Différents types de forces, 2.5 points Cet exercice est à compléter sur cette feuille. Dans le cours nous avons vu différentes forces. Dites pour les situations décrites ci-dessous de quelle force il s agit. Une boule en acier est deviée sur sa trajectoire. C est la force. Un ballon attire des cheveux. C est la force. Une pomme tombe par terre. C est la force. Un clou est attiré par un aimant. C est la force. Un pieton glisse sur du verglas et arrive à marcher sur du goudron. Qu elle force permet d expliquer ce phénomène? C est la force. Exercice 6 : Trouver le mot exact, 3 points Cet exercice est à compléter sur cette feuille. Entourez la bonne réponse. Une droite définit un sens/une direction. Le mot vertical désigne un sens/une direction. Exercer une force dirigé/orientée vers le bas. La force qui fait tourner une éolienne est une force répartie/localisée. La force magnétique est une force de contact/à distance. Un objet soumis à deux forces est en équilibre si ces deux forces sont égales/opposées. 3

51 Exercice 7 : Découvir le mot caché, 2.5 points Cet exercice est à compléter sur cette feuille. 1. Ce qui permet de distinguer un vecteur d un segment. 2. Appareil mesurant l intensité d une force. 3. Une des quatre caractéristiques d une force. 4. Se dit d une force qui n est pas répartie. 5. L unité de valeur de l intensité d une force (vu en cours). Exercice 8 : Qui va gagner, 2 points Cet exercice est à faire sur une autre feuille. 4

52 Paul est Loup tirent l un et l autre à chaque extrémité d une corde. Paul tire horizontalement avec une force F 1 de valeur 500 N. Loup tire horizontalement avec une force F 2 de valeur 400 N. 1. Donnez les 4 caractéristiques de chacune de ces deux forces. 2. Reproduisez le schéma et représentez ces deux forces. Echelle : 1 cm pour 200 N. 3. La corde est-elle en équilibre? 4. Qui va gagner le jeu? 5

53 21.novembre 2006 Devoir surveillé Corrigé Exercice 1 : Décrire un mouvement, 3 points La description d un mouvement nécessite le choix d un référentiel, c est-à-dire du lieu d où on décrit le mouvement. Nous pouvons alors donner la courbe que décrit l objet, c est sa trajectoire. Nous pouvons aussi donner la vitesse à laquelle l objet se déplace. Nous avons vu la vitesse moyenne et la vitesse instantannée. Si la vitesse instantannée augmente, on dit que le mouvement accélère, tandis que si elle diminue, on dit qu il ralentit. Si enfin la vitesse instantannée est constante, on dit qu on a un mouvement uniforme. Dans ce dernier cas, quelle est la relation entre vitesse moyenne et vitesse instantannée? On a égalité des vitesses moyenne et instantannée. Exercice 2 : La vitesse, 2.5 points Dans une avenue en ligne droite, Robin, à l arrêt, regarde passer Céline au volant de sa voiture. Quel est le mouvement de la voiture pour Robin? Pour Céline? Pour Robin, la voiture a une trajectoire rectiligne. Pour Céline, la voiture est immobile. Sachant qu elle a parcouru 500 mètres en 30 secondes, quelle est la vitesse moyenne de la voiture pour Robin? Pour Céline? Donnez les résultats en kilomètres par heure. 6

54 Pour Robin : La voiture parcourt d = 500m en t = 30s, donc la vitesse moyenne vaut v = d t = 500 m 30 s 0.5 km = = 60 km/h. 0.5/60 h Pour Céline, la vitesse moyenne de la voiture est de 0 km/h. D après vous, Céline est-elle en infraction? Justifiez votre réponse. Céline est en infraction car la vitesse moyenne de la voiture étant de 60 km/h, elle dépasse la limite autorisée en agglomération, qui est de 50 km/h. Exercice 3 : Sur un autre planète, 2.5 points Consultez le tableau ci-contre. Un astronaute a, sur la Terre, un poids de 650 N. Quelle est sa masse sur la Terre? Le poids et la masse de l astronaute vérifient l équation P = mg. Par conséquent, la masse de l astronaute sur la Terre est donnée par m = P g = 650 N 9.8 N/kg 66, 33 kg. Planète g(n/kg) Mars 3.7 Jupiter 25.9 Saturne 11.3 Terre 9.8 Vénus 8.8 Lune 1.6 La masse de l astronaute est de kg. Quelle est sa masse sur Jupiter? La masse est une grandeur constante, qui ne dépend pas du lieu où l on se trouve. Ainsi, la masse de l astronaute sur Jupiter est égale à la masse sur 7

55 la Terre et vaut kg. Quelle est son poids sur Jupiter? Nous utilisons de nouveau la relation P = mg. Sur Jupiter, cela nous donne P = N = N. Le poids de l astonaute sur Jupiter est de N. Exercice 4 : La somme de plusieurs forces, 2 points Dessinez le vecteur de la force totale. Exercice 5 : Différents types de forces, 2.5 points Dans le cours nous avons vu différentes forces. Dites pour les situations décrites ci-dessous de quelle force il s agit. 8

56 Une boule en acier est deviée sur sa trajectoire. C est la force magnétique. Un ballon attire des cheveux. C est la force électro-statique. Une pomme tombe par terre. C est la force gravitationnelle. Un clou est attiré par un aimant. C est la force magnétique. Un pieton glisse sur du verglas et arrive à marcher sur du goudron. Qu elle force permet d expliquer ce phénomène? C est la force de frottement. Exercice 6 : Trouver le mot exact, 3 points Entourez la bonne réponse. Une droite définit un sens/ une direction. Le mot vertical désigne un sens/ une direction. Exercer une force dirigé/ orientée vers le bas. La force qui fait tourner une éolienne est une force répartie /localisée. La force magnétique est une force de contact/ à distance. Un objet soumis à deux forces est en équilibre si ces deux forces sont égales/ opposées. (C est-à-dire de même intensité, de même direction, mais de sens opposé) Exercice 7 : Découvir le mot caché, 2.5 points 1. Ce qui permet de distinguer un vecteur d un segment. 2. Appareil mesurant l intensité d une force. 3. Une des quatre caractéristiques d une force. 4. Se dit d une force qui n est pas répartie. 5. L unité de valeur de l intensité d une force (vu en cours). 9

57 Exercice 8 : Qui va gagner, 2 points Paul est Loup tirent l un et l autre à chaque extrémité d une corde. Paul tire horizontalement avec une force F 1 de valeur 500 N. Loup tire horizontalement avec une force F 2 de valeur 400 N. 1. Donnez les 4 caractéristiques de chacune de ces deux forces. Les 4 caractéristiques d une force sont sa direction, son sens, son intensité et son point d application. La force F 1 est horizontale, orientée vers Paul (donc vers la gauche sur le schéma), d intensité 500 N et a pour point d application le point où les mains de Paul attrapent la corde. La force F 2 est horizontale, orientée vers Loup (donc vers la droite sur le schéma), d intensité 400 N et a pour point d application le point où les mains de Loup attrapent la corde. 10

58 2. Reproduisez le schéma et représentez ces deux forces. Echelle : 1 cm pour 200 N. Sur le schéma, F 1 mesure 2.5 cm et F 2 2 cm. 3. La corde est-elle en équilibre? La corde n est pas en équilibre car elle est soumise à deux forces qui n ont pas même intensité, donc la somme des forces ne peut être nulle. 4. Qui va gagner le jeu? C est Paul qui va gagner car c est lui qui exerce la force de plus forte intensité. 11

59 CHAPITRE 10 LE SYSTÈME SOLEIL-TERRE-LUNE La Lune présente toujours une face éclairée par le Soleil et une face d ombre propre. Comment expliquer que, vue de la Terre, l aspect de la Lune dans le ciel varie chaque nuit? Comment expliquer les saisons? Comment expliquer le jour et la nuit sur la Terre? Comment expliquer la prochaine éclipse totale du Soleil (en France visible en 2081)? Dans ce chapitre on essayera à l aide d un modèle du système Soleil- Terre-Lune et de quelques schémas de trouver une réponse à toutes ces questions Les mouvements du système Soleil-Terre- Lune La Terre tourne autour du Soleil environ en 365 jours (ce qui explique la durée d une année) et tourne sur elle-même environ en 24 heures (ce qui explique la durée d une journée). La Lune fait le tour de la Terre environ en 28 jours (la durée d une lunaison) et tourne aussi sur elle-même. Faites un schéma qui montre ces mouvements. schéma fait par les élèves 1

60 Un peu de détails et de vocabulaire : L axe de rotation de la Terre est incliné de 23.5 par rapport au plan d orbite de la Terre autour du Soleil. On verra plus tard que cette particularité explique le phénomène des saison. Le plan de révolution de la Lune autour de la Terre fait un angle d environ 6 avec le plan de révolution de la Terre autour du Soleil qui est le plan de l écliptique : plan contenant la trajectoire de la Terre autour du Soleil, c est-à-dire l ensemble du trajet suivi par la Terre pendant une année. La trajectoire de la Terre n est pas exactement circulaire. Le périhélie est le point le proche de la Terre du Soleil, on l atteint le 4 janvier. Le point le plus éloigné est l aphélie qui est atteint le 2 juillet Jour et Nuit Expliquez à l aide d un schéma comment la rotation de le Terre sur elle-même explique le phénomène de jour et nuit. schéma fait par les élèves 2

61 10.3 Les phases de la Lune On appelle phases de la Lune les différents aspects que présente la Lune selon sa position par rapport à la Terre et au Soleil. Rajoutez dans le schéma ci-dessous l ombre propre apparaissant sur la Lune grace à l éclairage par le Soleil. Vu de la Terre, quelle ombre verrait-on dans les différentes positions? 3

62 corrigé, fait au tableau Essayez maintenant de dire quelle position correspond à la nouvelle lune, au premier quartier, à la pleine lune et au dernier quartier. nouvelle lune 6 premier quartier 1, 2 pleine lune 3 dernier quartier 4, 5 Une petite astuce pour reconnaître facilement les phases de la Lune : En revenant sur le schéma précedant vous pouvez maintenant même savoir à quelle moment de la journée ou de la nuit la lune est visible : nouvelle lune on la voit de jour premier quartier on la voit en fin d après-midi et la nuit pleine lune on la voit dans la nuit dernier quartier en la voit en début de matinée et la nuit 4

63 10.4 Les éclipses On parle d éclipse dès qu il y a passage d un astre dans le cône d ombre d un autre astre L éclipse de Soleil On parle d éclipse de Soleil quand le passage de la Lune occulte, pour une partie de la Terre, la vision du Soleil. Cette partie de la Terre se trouve dans le cône d ombre de la Lune, c est-à-dire là où la Lune fait de l ombre à la Terre. Faites un schéma pour illustrer ce phénomène. schéma fait par les élèves L éclipse de Lune On parle d éclipse de Lune quand l ombre portée de la Terre occulte la vision de la Lune. La Lune se trouve dans le cône d ombre de la Terre (la Terre fait de l ombre à la Lune). Faites un schéma pour illustrer ce phénomène. schéma fait par les élèves 5

64 Pourquoi est-ce que la position 6 ne correspond pas toujours à une éclipse de Lune, mais en général à la pleine Lune? Pour répondre à question il faut revenir au plan de révolution de la Lune et le plan écliptique de la Terre. Le plan de révolution de la Lune et le plan écliptique de la Terre sont inclinés l un par rapport à l autre. La plus part du temps la terre ne cache pas le soleil pour la lune et il y a plein lune. De temps en temps, la Lune, la Terre et le Soleil sont parfaitement allignés, il y a éclipse, la Terre fait l ombre pour la Lune. schéma fait par les élèves 10.5 Les saisons L explication de l existence des saisons n est pas aussi évidente qu il y paraît. Ce n est qu au XVI e siècle que l Homme a compris la cause des variations saisonnières. Le seul fait que la Terre tourne autour du Soleil n explique pas l existence des saisons... A votre avis, la Terre est-elle plus proche du Soleil en été? Quels sont les arguments qui s opposent à une explication des saisons par variations d éloignement de la Terre et du Soleil? En hiver on est plus loin de la Terre qu en été. Les saison sont inversées entre les deux hémisphères de la Terre. 6