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mercredi 22 novembre 2017
icar Vesion anglaise

THEME: L’Univers en mouvement et le temps
  -  Seconde (Seconde (prog. 2010) )  -  Physique

Activité 1: Étude du mouvement de la Lune

 

Pour étudier le mouvement de la Lune autour de la Terre, on choisit de la représenter par son centre et on considère que ce point a un mouvement circulaire.
Lorsque le centre de gravité d'un objet a un mouvement circulaire uniforme, on dira alors que cet objet est en mouvement circulaire uniforme.
On va étudier des systèmes qui, comme la Lune, sont en mouvement circulaire uniforme.
1. En utilisant le modèle des lois de la mécanique, dites si les forces exercées sur un tel système en mouvement circulaire uniforme se compensent ou non.
2. Trouver un ou plusieurs moyens ou dispositifs pour que le mouvement d'un objet soit circulaire et uniforme dans un plan horizontal. Pour chaque cas trouvé, faire le diagramme système – interactions, puis l’inventaire des forces qui s’exercent sur l’objet.
3. La Lune fait partie des systèmes soumis à une force orientée vers le centre de la trajectoire (force dite centrale). Cette force est exercée par la terre.
On considère que la Lune n'est soumise qu'à une seule force.
Représentez cette force lorsque la lune passe par la position 1 et lorsqu’elle passe par la position 2.


But: Étude du mouvement de la Lune

L'objectif de cette activité est de constater :
- la nécessité de la non-compensation des forces appliquées à un système lorsque celui-ci a une trajectoire circulaire
- que dans certains cas de mouvements circulaires l'objet est soumis à une force dirigée vers le centre de la trajectoire.

Corrigé: Étude du mouvement de la Lune

1. Les forces exercée sur la Lune ne se compensent car son mouvement n’est pas rectiligne uniforme.
2. Pour la correction, le professeur choisit un exemple simple, facile à modéliser, si possible parmi ceux proposés, pour lequel l'élève a la possibilité de "sentir la force centrale" et pour lequel les élèves peuvent avoir une idée de la direction et du sens de la force (couple de patineurs sur la glace, fronde horizontale, petite voiture). Le professeur peut leur demander de représenter les forces pour l'exemple choisi.
En conclusion de cette question, le professeur précisera qu’un objet en rotation uniforme est souvent soumis à une force centrale : c’est en particulier le cas de la Lune.

Préparation: Étude du mouvement de la Lune

Le professeur fait étudier un exemple simple, si possible parmi ceux proposés, pour lequel l'élève a la possibilité de "sentir la force" (couple de patineurs sur la glace) et pour lequel les élèves peuvent avoir une idée de la direction et du sens de la force (fronde horizontale, petite voiture). Le professeur peut leur demander de représenter les forces pour l'exemple choisi.
Le professeur rappelle que le mouvement du point choisi pour représenter l'objet (centre de gravité ici) n'est pas rectiligne et que la force qui s'exerce sur cet objet n'est pas dans la direction du mouvement (cf. Partie 3, activité 2).
Pour la question 3, le professeur affirme qu’on peut considérer que la Lune n’est soumise qu’à une seule force.

Savoir: Étude du mouvement de la Lune

Du point de vue de la physique, lors d'un mouvement circulaire uniforme, c'est la résultante des forces appliquées au système qui est centripète. La notion de résultante n'étant pas accessible ici, nous nous contentons d'observer que dans quelques cas, il est possible d'identifier une force dirigée vers le centre de la trajectoire (les autres forces se compensant).
Pour atteindre cet objectif, nous avons choisi de travailler sur des situations dans notre environnement quotidien (question 2).
La question 3 permet de rappeler que la force qui s'exerce sur l’objet n'est pas dans la direction du mouvement (cf. Partie III, activité 2).

Comportement des élèves: Étude du mouvement de la Lune

Les élèves sont mis devant une situation très différente de celles qu’ils ont étudiées précédemment. Il est important de leur montrer la cohérence entre les différentes parties et de souligner à nouveau la nécessité de s’appuyer sur le modèle pour répondre à la question 1.
Pour la question 2, les élèves sont inventifs. Ils ont par exemple proposé comme dispositifs : une gouttière circulaire, un objet (attaché à une ficelle) poussé constamment avec un doigt, une roulette de casino, des sèche-cheveux qui soufflent sur une balle de ping-pong, une essoreuse, un couple de patineurs sur la glace (l'un des patineurs tournant sur lui-même et l'autre tournant autour de son partenaire tenu par un bras), une petite voiture à moteur ou à friction attachée à un fil fixé à un pivot, la trotteuse d’une montre …
Pour la question 3, les élèves ont du mal à trouver la direction de la force exercée par la Terre sur la Lune.