Chapitre 1: La gravitation

Transcription

1 Chapitre 1: La gravitation 1) Quels sont les corps qui gravitent autour du Soleil? 2) Qu est ce qui constitue la limite du système solaire? 3) Indiquer : - la planète la plus proche du Soleil. - la planète la plus éloignée du Soleil. - la planète la plus grosse. - la planète la plus petite. 4) Citer les deux planètes qui n ont pas de satellite. 5) Où se situent les deux ceintures d astéroïdes? 6) Où se situent la plupart des comètes? 7) Citer quatre planètes telluriques et quatre planètes gazeuses. 8) Quelles sont les planètes qui comportent des anneaux? Quelles sont celles qui n en ont pas? Que remarquez-vous? 9) Ordonner les 9 planètes du système solaire de la plus proche du Soleil à la plus éloignée en vous aidant de la phrase : Ma vieille tante Maud s est jetée sur un nid de poule Comment repérer avec quoi un objet est en interaction? Il est nécessaire de bien réfléchir à chaque situation en respectant les étapes suivantes : 1) Identifier «l objet» d étude (personne, animal ou chose) et placer son nom dans un cadre rectangulaire. 2) Ecrire autour dans des cadres ovales, le nom des autres «objets» intervenant dans la situation. 3) Relier par un trait rouge l objet d étude à l objet avec lequel il est en interaction de contact, par un trait noir l objet d étude à l objet avec lequel il est en interaction à distance. Si l interaction semble d effet négligeable par rapport aux autres, mettre les traits en pointillé. Exemple : Avec quoi l homme est-il en interaction? chien laisse air Homme journal Terre sol Traiter de la même façon les situations ci-dessous :

2 Pour les deux situations présentées ci-dessous, indique comment est notée chaque force décrite puis complète les pointillés en indiquant les caractéristiques de chacune de ces forces : Echelle : 1 cm 10 N Force exercée par la Terre sur la balle notée Direction :. Sens :. Point d application : Grandeur (intensité) :. F P Force exercée par la raquette sur la balle notée Direction :. Sens :. Point d application : Grandeur (intensité) :. Echelle : 1 cm 10 N Force exercée par la Terre sur le lustre notée Direction :. Sens :. Point d application : Grandeur (intensité) :. Force exercée par le fil sur le lustre notée Direction :. Sens :. Point d application : Grandeur (intensité) :. Choisir la bonne réponse en barrant ce qui est faux, a) La gravitation est une action à distance qui s'exerce entre deux corps : Qui possèdent une masse / qui possèdent une charge électrique / qui sont aimantés, b) La gravitation est une action à distance qui est : Toujours attractive / toujours répulsive /parfois attractive et parfois répulsive. c) Si la distance entre deux objets augmente alors l'interaction gravitationnelle entre ces deux objets Augmente /diminue / ne change pas. Chapitre 2: Le poids et la masse Répondre aux questions suivantes : a) Qu'est-ce que le poids d'un corps sur Terre? Expliquer par une phrase. b) Ecrire la relation (formule) qui lie le poids P, la masse m et la constante de proportionnalité g.

3 c) Préciser les unités de P et de m dans le Système International (noms et symboles correspondants). d) La masse d'un objet est m= 10 kg. Calculer son poids sur Terre sachant que g = 10 N/kg. Grâce à des expériences, Hector affirme que l intensité de pesanteur n est pas la même en tous les points du globe terrestre. Vérifions ce résultat à l aide de quelques calculs. A/ Isaac Newton, un confrère d'hector, a voyagé en différents lieux avec un sac à dos de masse 20 kg. À chaque étape de son voyage il a complété les tableaux suivants : Lieu La Rochelle Chamonix Mont-Blanc Altitude (m) Poids (N) 196,2 196,1 195,9 Masse (kg) Intensité de la pesanteur (N/kg) Lieu Guyaguil Québec Anchorage Latitude ( ) Poids (N) 195,6 196,2 196,6 Masse (kg) Intensité de la pesanteur (N/kg) Complète les cases oubliées par Isaac Newton. B/ En fonction de quels paramètres l intensité de la pesanteur varie-t-elle? C/ A priori, existe-t-il un lien entre ces deux paramètres (en dehors du fait qu ils soient des anagrammes)? D/ Nous savons que la Terre n est pas sphérique, mais un peu aplatie aux pôles. Cette remarque peutelle permettre d établir un rapport entre les deux paramètres? Hector s est offert un voyage sur une autre planète du système solaire. Isaac Newton pense qu il est soit sur Jupiter soit sur Mars. Hector lui fait parvenir le message suivant : «Là où je suis, ton sac à dos pèserait environ 498 N». Isaac ne connaît que l intensité de la pesanteur sur la Terre : 9,81 N/Kg. Il reçoit un second message sous forme de tableau : Planète Rapport entre l'intensité de la pesanteur sur la planète et l'intensité de la pesanteur sur la Terre Mars 0,38 Terre 1 Jupiter 2,54

4 Sur quelle planète est Hector? Justifie ta réponse à l aide de calculs (quel est le poids du sac à dos d Isaac sur Mars, sur Jupiter?). L'agence spatiale européenne (ESA) construit des fusées Ariane 5 pour lancer des satellites. La masse totale m d'une fusée Ariane 5 au décollage est 750 tonnes. 1) Convertir, en kilogramme, la masse m de la fusée Ariane 5. 2) Calculer, en newton, le poids P de la fusée. On prendra g = 9,8 N/kg. On rappelle : P = m x g. Une fois dans l'espace, pour propulser la fusée Ariane 5, on estime que son moteur principal doit avoir une force de poussée au moins égale à 15 % du poids de la fusée au décollage. On prendra P = N. Lequel des deux moteurs suivants doit-on utiliser sur Ariane 5? Justifier la réponse. Lors de la chute d'une bille d'acier, sans vitesse initiale, on effectue une série de photographies à intervalles de temps réguliers. On obtient le document ci-contre représentant la chute de cette bille. 1) Répondre aux questions ci-dessous, à l'aide du document, en cochant la bonne réponse : a) Les distances parcourues par la bille à intervalles de temps réguliers sont O de plus en plus grandes O constantes O de plus en plus petites b) La vitesse de la bille est : O de plus en plus petite O constante O de plus en plus grande c) Le mouvement est donc : O uniforme O accéléré O ralenti 2) La bille a une masse de 100 g. a) Convertir la masse en kilogramme. b) Calculer, en newton, la valeur P du poids de cette bille. On donne : P = m x g. On prendra 10 N/kg pour valeur de g. 3) Représenter le poids P de la bille d'acier sur la figure ci-contre Unité graphique : 1 cm représente 0,5 N

5 Chapitre 3: L'énergie de position, énergie cinétique et énergie mécanique. La courbe ci-dessous montre la variation de la distance parcourue par une voiture en fonction du temps D (en km) A/ Pour chaque portion du parcours, indiquez comment évolue la vitesse de la voiture (justifiez) 30 Temps (min) B/ Décrivez le mouvement de la voiture de 0 à 60 minutes. (Exemple : entre les instants 0 et 15 min, la voiture a un mouvement...puis entre les instants...) Deux voitures accomplissent un trajet à vitesse constante. La première A parcourt 28 km en ¼ d heure. La deuxième B parcourt 525 m en 15 s. En justifiant votre réponse, indiquez celle qui est la plus rapide. Devant un obstacle imprévu, la distance d arrêt d un véhicule est la somme de la distance de freinage et de la distance parcourue pendant le temps de réflexe du conducteur. Celui ci est de 1 s en moyenne. Par temps sec, la distance de freinage d un véhicule se déplaçant à 90 km/h est de 50 m. Par temps de pluie, la distance de freinage est multipliée par 3. Calculer la distance d arrêt totale du véhicule à 90 km/h par temps de pluie. 1. Un cycliste roule dans une rue. Il aperçoit un feu tricolore qui passe au rouge. La représentation graphique ci-dessous est celle des variations de la distance de freinage (Dp) en fonction de la vitesse (v) du cycliste.

6

7 1.1. Déterminer graphiquement la distance de freinage si le cycliste roule à la vitesse de 25 km/h Choisir ci-dessous la phrase correcte en mettant une croix dans la case correspondante : Si le cycliste double sa vitesse, sa distance de freinage sera : identique deux fois plus grande plus de deux fois plus grande. 2. Le vélo est dans une des stations de location. La Terre exerce sur ce vélo une action à distance attractive Donner le nom de l'action exercée par la Terre sur le vélo Donner le nom de l'unité de cette action Nommer l'appareil permettant de mesurer cette action. Chapitre 4: L'énergie cinétique et la sécurité routière Un objet de masse m = 500 kg est suspendu à la grue comme représenté sur la figure cidessous : 1. La Terre exerce, sur cet objet, une action à distance appelée le poids de l'objet Donner le nom de l'appareil qui permet de mesurer le poids d'un objet 1.2. Écrire la relation qui permet de calculer le poids P d'un objet à partir de sa masse m et de l'intensité de la pesanteur g en précisant les unités de chaque grandeur Calculer le poids de l'objet suspendu à la grue. On prend g ~ 10 N/kg. 2. L'objet suspendu se décroche brusquement et tombe Préciser comment varie l'énergie de position de l'objet lors de la chute. Expliquer la réponse. 2.2, Préciser comment varie l'énergie cinétique de l'objet pendant la chute. Expliquer la réponse On donne la relation permettant de calculer l'énergie cinétique EC d'un mobile connaissant sa masse m et sa vitesse v 7

8 Calculer l'énergie cinétique de l'objet lorsqu'il arrive au sol sachant que sa vitesse, au moment de l'impact, vaut 15 m/s. Un collégien a accroché son cartable sur le porte-bagages de sa bicyclette pour rentrer chez lui après les cours au collège. Son cartable a une masse m égale à 6 kg. 1. Le poids du cartable est : (entourer la bonne réponse) a. Une action à distance exercée par la Terre sur le cartable b. Une action à distance exercée par le cartable sur la Terre 2. Donner l'expression (ou la relation) qui traduit la proportionnalité entre le poids P d'un objet et sa masse m. 3. Préciser le nom et le symbole de l'unité de P. 4. Calculer le poids P du cartable sachant que l'intensité de la pesanteur g sur Terre est environ égale à 10 N/kg. 5. La relation permettant de calculer l'énergie cinétique Ec d'un objet est écrite ci-dessus 5.1. Donner le nom des grandeurs représentées par m et v dans la relation Dans quelles unités (nom et symbole) du système international (S.l.) s'expriment v et Ec? 5.3. Calculer l'énergie cinétique du cartable quand le collégien roule à bicyclette à la vitesse de 5 m/s Les panneaux d'entrée et de sortie d'un village sont distants de 2 km. La vitesse est limitée à 50 km/h. Un scooter traverse le village en 3 minutes et 20 secondes, 1) Donner la relation liant la vitesse, la distance parcourue et le temps mis (durée) pour la parcourir. Préciser toutes les unîtes. 2) Exprimer la distance (d = 2 km) en mètre et le temps mis (t = 3 minutes et 20 secondes) en secondes. 3) Calculer la vitesse moyenne de ce scooter pendant la traversée du village en m/s. 4} Exprimer cette vitesse en km/h. 5) Le conducteur de ce scooter a-t-il pu être en infraction pendant cette traversée? Justifier ta réponse. 6) Une voiture traverse ce village, qui est en ligne droite, à une vitesse constante de 50 km/h. Décrire le mouvement du conducteur de cette voiture : - par rapport à la route :... - par rapport à la voiture :... 8