Sciences Physiques › 3ème › Thème 5 : Voyage dans notre système solaire › Fiche je sais je ne sais pas de 3ème activités 5-3 et 5-4. › Correction de la fiche de 3ème activités 5-3 et 5-4

Est-ce que je sais... S'entrainer

...citer le principe de la gravitation universelle ?

A l'aide du principe de la gravitation universelle expliquez l'interaction gravitationnelle entre la Terre et la Lune.

D’après le principe de la gravitation universelle,  deux objets s’attirent mutuellement du fait de leur masse. Donc la Lune et la Terre s’attirent.

 

Terre-Lune
Source Pixabay.com

 

..utiliser le principe de la gravitation universelle ?

A l'aide des données expliquez pourquoi on peut dire que les satellites "Meteosat 2ème génération" étaient moins attirés par la Terre que ne le sont les satellites "Météosat 3ème génération".

D'après le document 2, les force qui s'exercent entre  un objet A et un objet B augmentent avec la masse des objets et diminue avec la distance qui les sépare. Or, d'après le document 1, les satellites "Météosat" de 3ème génération ont une masse plus élevée (3 400kg) que celles des satellites "Meteosat" de 2ème génération (2 400kg). Par ailleurs, toujours d'après le document 1, les deux types de satellites sont à la même distance de la Terre. Donc la force exercée par la Terre les satellites "Météosat" de 3ème génération est plus forte que celle exercée par la Terre sur satellites "Meteosat" 2ème génération. 

Terre-Lune
source:pixabay.com

Document 1 : Caractéristique de Rosetta et des Satellites Meteosat

  Masse Altitude Distance au centre de la Terre
Meteosat 2ème génération (avant 2002-2021) 2 400kg 35 780km 42 150km
Meteosat 3ème génération(depuis 2021) 3 400kg 35 780km 42 150km

Document 2: Calcul de la force de gravitation
La force qu’exerce un objet A sur un objet B  (un objet B sur un objet A) est :

F= G×(mA×mB)
d2

 

G=6,67.10-11 N.kg-2 m2

mA:masse de l' objet A en kg 
mB:masse de l' objet B  en kg
d:distance entre les centre des objets A et B en m
F∶ force exercée réciproquement par l' objet A sur l' objet B

... calculer une force de gravitation ?

A l'aide des documents 1 et 2, calculez la force exercée par la Terre sur Meteosat 2ème génération.

Données :

  • Masse de la terre :6.1024kg
  • Rayon de la Terre :6370km

D'après le document 2, Météosat 2ème génération se trouve à une altitude 35 780km. Or, la distance,d , entre météosat et le centre de la Terre correspond à son altitude à laquelle il faut rajouter le rayon Terrestre.

d=35 780km+6 370km

d=42 150km=42 150 000m=4,215.107m

F= G×(mA×mB)
d2

mA:masse de météosat en kg 
mB:masse de la Terre  en kg
d:distance entre les centre de la Terre et de Météosat 2ème génération en m
F∶ force exercée réciproquement par la Terre sur Météosat 2ème génération

F=
6,67.10-11×(6.1024×2400)
(4,215.107)2      
F ≈ 541 N

 

... identifier les actions entre des objets et les représenter  ?

Représentez les interactions gravitationnelles entre la Terre et la Lune dans un diagramme objet-interaction.

Terre-Lune-2

Diagramme d'interaction Terre Lune

Représentez dans un diagramme objet-interaction les objets avec lesquels Stallone est en interaction.

Stallone sur Terre

Diagramme d'interaction

 

...distinguer des actions de contact et à distance ?

S'agit-il d'interaction de contact ou à distance justifiez.

Entre Stallone et la balance il s'agit d'interaction de contact car la balance doit être en contact avec Stallone pour le supporter.

Entre Stallone et la Terre  ou entre la Terre et la Lune il s'agit d'interaction à distance car ils n'ont pas besoin d'être en contact  pour s'attirer
… modéliser une action par une force ?

Faites un schéma représentant la Terre et la Lune.

Représentez par deux segments fléchés les caractéristiques des  deux  forces mises en jeu entre les deux astres. (Les échelles de taille des astres pourront ne pas être respectées).

Donnée: La force exercée par la Terre sur la Lune est 1,98.1022N

Les deux forces sont opposées mais égales ! Elles doivent être représentées avec la même tailleSchéma des forces Terre Lune

Donnez les caractéristiques de ces forces :

  • point d'application : centre de gravité des astres
  • sens: vers la lune pour la force exercée par la Lune sur la Terre et sens opposé pour la force exercée par la Terre sur la Lune
  • direction : droite qui relie le centre des deux astres
  • valeur :1,98.1022N pour les deux forces.

Faites un schéma représentant la Stallone et la balance.

Représentez toutes les forces qui s'exercent sur Stallone.

On modélisera la force exercée par la balance sur Stallone par un seul segment fléché sur le schéma ci-dessous.

Donnée: Stallone pèse 775N

Les deux forces sont opposées mais égales ! Elles doivent être représentées avec la même tailleSchéma des forces balance

Donnez les caractéristiques de ces forces :

Force exercée par la balance sur Stallone :

  • point d'application : point de contact entre Stallone et la balance
  • sens: vers le haut
  • direction : verticale
  • valeur :775N

Force exercée par la Terre sur Stallone :

  • point d'application : centre de gravité de Stallone
  • sens: vers le bas
  • une direction :verticale
  • valeur : 775N
… calculer la force de pesanteur (ou le poids) ?

 

Stalone sur ars

Stallone a une masse de 79kg. Il possède un mousqueton dont la rupture a été évaluée à 700N.
Le mousqueton de Stallone pourrait-il le soutenir sur la Terre et sur Mars ? Justifiez votre réponse par des calculs.

Données :
Intensité de la pesanteur sur la Terre : 9,81 N/kg
Intensité de la pesanteur sur la Lune : 1,62 N/kg
Intensité de la pesanteur sur Mars : 3,7 N/kg

 P : poids de Stallone.      m : masse du Stallone.   
   g : intensité de la pesanteur

 

Sur Terre
P=m.g
P=79kgx9,81N/kg
P≈775N

Sur Mars
P=m.g
P=79kgx3,7N/kg
P=292,3N

Le mousqueton est soumis au poids de Stallone. Le poids de Stallone dépasse 700 N (seuil de rupture du mousqueton) sur la Terre mais pas sur Mars. Donc le mousqueton de Stallone se briserait seulement sur Terre.