ENSEIGNER
jeudi 21 septembre 2017
icar Vesion anglaise

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

Activité 2: Utilisation de la loi de l'interaction gravitationnelle

 

1. Quelle est la valeur de la force exercée par la Terre sur la Lune ?
2. Quelle est la valeur de la force que la Terre exerce sur vous ? Comparez cette valeur à celle de votre poids. Représenter cette force sur le schéma ci-dessous (à partir du point correspondant à m1).
3. Quelle est la valeur de la force exercée par vous sur la Terre ? Représenter cette force sur le schéma ci-dessous.
4. Représenter la force exercée par la terre sur une personne deux fois plus lourde que vous.
5. Si vous étiez sur la Lune, quelle serait la valeur de la force exercée par la Lune sur vous ? En déduire la valeur de la pesanteur sur la Lune.

Données :  
Masse de la Terre MT = 5,98.1024 kg ;
Masse de la Lune ML = 7,33.1022 kg ;
Distance entre le centre de la Terre et le centre de la Lune : dTL = 3,84.108 m ;
Rayon de la Terre RT = 6,38.106 m ;
Rayon de la Lune RL = 1,74.106 m.


But: Utilisation de la loi de l'interaction gravitationnelle

Cette activité permet aux élèves d’appliquer la loi de l’interaction gravitationnelle, et de relier la grandeur poids d’un corps (vue au collège) à la force exercée par la Terre sur ce corps.

Corrigé: Utilisation de la loi de l'interaction gravitationnelle

1. FT/L = 1,98.1020 N.
2. Pour une masse de 60 kg, FT/el = 5,9.102 N. FT/el = P = 5,9.102 N.
5. FL/el = G(MLm)/RL2 = 97 N pour une masse de 60 kg.
gL = FL/el /m = 1,6 N.kg–1 (gL est six fois plus petit que gT).

Préparation: Utilisation de la loi de l'interaction gravitationnelle

A la fin de cette partie, si le temps le permet, l'enseignement pourra proposer une simulation à l'aide d'Interactive Physique au sujet de la trajectoire d'un projectile. L'objectif de cette activité peut être, comme le demande le programme, d'interpréter le "mouvement de la Lune (ou d'un satellite) par interpolation du mouvement d'un projectile".

Savoir: Utilisation de la loi de l'interaction gravitationnelle

Conformément au programme, nous avons volontairement assimilé la force exercée par la Terre sur un objet au poids de cet objet.
Le professeur n’évoque pas la différence entre ces deux forces, différence ayant pour origine la rotation de la terre.

Comportement des élèves: Utilisation de la loi de l'interaction gravitationnelle

Les élèves ne se rappellent pas la formule qui donne le poids d’un objet sur Terre ni sur la Lune, même s’il l ‘ont vue au collège.
Lorsqu’on demande aux élèves de justifier pourquoi la force exercée par un élève sur la terre est opposée à celle exercée par la Terre sur cet élève, beaucoup répondent d’emblée : “ parce que ces forces se compensent ” alors qu’ils devraient répondre “ par principe (modèle des interactions) ”.
A partir d’un schéma où les deux forces d’une interaction entre deux objets A et B sont représentées, certains élèves ont du mal à identifier quelle est la force exercée par A sur B et inverseement.
A la fin de cette partie, si le temps le permet, l'enseignant pourra proposer une simulation à l'aide d'Interactive Physique au sujet de la trajectoire d'un projectile. L'objectif de cette activité peut être, comme le demande le programme, d'interpréter le "mouvement de la Lune (ou d'un satellite) par extrapolation du mouvement d'un projectile".