Chapitre 1 : Notion de gravitation L’objectif de cette partie du programme est d’expliquer les notions de gravitation et de regarder quelles en sont les manifestations dans notre vie quotidienne.

Chapitre 1 : Notion de gravitation

L’objectif de cette partie du programme est d’expliquer les notions de gravitation et de regarder quelles en sont les manifestations dans notre vie quotidienne.

1/ Le Système Solaire.

1.A/ Activité : « Le Système Solaire »

Observe les photos ou la simulation sur vidéoprojecteur « Solar system 3D » et réponds aux questions suivantes.

1/ Quelle étoile est située au centre du système solaire ? Le Soleil, de masse 2 x 10³² kg.

2/ Aujourd’hui, combien recense-t-on de planètes dans le système solaire ? On en recense 8 depuis que pluton, trop éloignée et surtout trop petite a été déclassée. C’est à l’occasion de l’Union

Astronomique Internationale du 24 aout 2006 que cette planète découverte en 1930 a été retirée. En plus de cela, elle est décalée d’un angle de 17° par rapport au plan de l’écliptique.

Rappel : Liste des planètes du système solaire :

Planètes

Distance moyenne au

soleil (en millions de

km)

Diamètre équatorial

(en km)

Période de rotation sidéral (jour

sidéral)

Période de révolution sidérale

Masse (en kg)

pesanteur (N.kg^-1)

Mercure 57.109176 4 880 58.646 88 j 330.2.10²¹ 3.701

Vénus 108.208926 12 103.6 243.01 j 224,7 j 4.8685.10²⁴ 8.87

Terre 149.597 12756 23 h 56min

4s 365.25696 5,9736.10²⁴ 9.81

Mars 227.936 6 804 24.6299 h 1,88 an soit

686.96 6.41.10²¹ 3.69

Jupiter 778.412027 142986 9.841 h 4335.3545

(11.862) 1.8986.10²⁷kg 24.796

Saturne 1421.179 120 536 10.233 h

29,46 ans (10767.7365

jours)

568,46.10²⁴

8.96

Uranus 2870.9722 51312 17.9 h 30708.16 (soit

84.27 ans) 8.6832.10²⁵ 8.69

Neptune 4498.253 49920 19.2 h

164,323 ans 60224.9036

jours

102.43.10²⁴

11.15

3/ Recherche les définitions des termes astronomiques suivants :

Astre : autrement dit un corps céleste, c'est-à-dire tout corps observable dans l’univers : étoiles, planètes, satellites, astéroides, comètes, nébuleuses, galaxies mais pas les trous noirs, pas encore observés.

Etoile : C’est un astre fixe, qui produit sa propre lumière (source primaire), considéré comme le centre d’un système.

Trajectoire : c’est l’ensemble des positions qu’occupe un objet au cours du temps.

Planète :corps céleste, qui gravite autour d’une étoile. On a déjà découvert des exoplanètes.

Comète : astre d’aspect diffus accompagné d’une queue ou chevelure.

Satellite : Corps tournant autour d’une planète par gravitation. On en distingue de naturels ou artificiels.

Galaxie : ensemble d’étoiles et donc de systèmes.

4/ Quelle est l’aspect de la trajectoire des planètes autour du soleil ? C’est un cercle. On a donc une trajectoire circulaire.

5/ Comment s’appellent les astres qui gravitent autour de certaines planètes, qu’ils soient naturels ou artificiels ? Ce sont les satellites.

1.B/ Bilan.

• Le Système Solaire est composé de 8 planètes qui tournent autour d’une étoile (le soleil) selon des trajectoires quasiment circulaires.

• Des satellites naturels tournent autour de ces planètes comme la lune autour de la Terre ou Io autour de Jupiter et des satellites artificiels et sondes tournent même autour de Mars et la Terre (satellites de télécommunications, sonde MGS…)

• Remarque : la trajectoire d’un objet est l’ensemble des positions occupées par cet objet au cours du temps.

• Si la trajectoire est un cercle, on dit qu’elle est circulaire.

Pour retenir l’ordre des planètes : «

M

v

t

m

j

s

u

n

p

2/ Notion de gravitation.

2.A/ Activité : « fronde et planète » On peut se poser la question suivante :

Pourquoi les planètes du Système Solaire tournent-elles autour su soleil ?

1/ Formulez des hypothèses :

• C’est dû à une force.

• Il y a un fil entre les planètes.

• Il y a une interaction à distance entre le soleil et les planètes.

2/ Pour cela, on peut essayer d’établir l’analogie entre le mouvement d’une fronde et celui d’une planète

a/ Schématise ci-dessous :

Le projectile qui tourne avec la fronde : La Terre qui tourne autour du soleil :

b/ Remplis le tableau ci-dessous en indiquant les similitudes et les différences entre les deux mouvements ?

Différences Similitudes

• Planète/ soleil: interaction attractive à distance

• Fronde/projectile: interaction attractive de contact

• Distances

• Masses

• Tailles

Action attractive dans les deux cas.

c/ Si on coupe la ficelle dans le cas de la fronde, que se passe-t-il ? La bille n’est plus attirée.

d/ Comment peut-on l’expliquer ? Car la ficelle de la fronde ne retient plus la bille, elle est ne l’attire plus, elle n’exerce plus d’action attractive.

e/ Peux-tu expliquer le mouvement des planètes par analogie avec la fronde ? En effet, il y a une action attractive du soleil sur la planète qui contrebalance la force d’inertie centrifuge due à la vitesse.

2.B/ Conclusion

• Le mouvement circulaire d’une fronde est dû à une action attractive de contact exercée par la ficelle sur l’objet.

• Le mouvement circulaire d’une planète est dû à une action attractive à distance.

Les Schémas ci-dessus sont des diagrammes objet-interaction DOI

Convention : quand un objet A agit sur B, alors simultanément, l'objet B agit sur A avec une force de même intensité: on dit que les objets A et B sont en interaction.

• L'interaction de contact, lorsque les deux objets se touchent et représentée par une double flèche pleine.

• L'interaction à distance lorsque les deux objets ne se touchent pas et représentée par un double flèche en pointillé.

C’est la gravitation qui est une interaction attractive à distance entre deux objets ayant une masse, qui est responsable de l’attraction Terre/soleil .

Caractéristiques de la gravitation :

• La gravitation est un phénomène universel, c'est-à-dire existant partout dans l’univers.

• L’interaction gravitationnelle diminue plus les masses sont petites.

• L’interaction gravitationnelle diminue plus la distance est grande.

Remarque : Ce qui est extraordinaire, c’est que l’axiome de la gravitation universelle n’est pas démontrable, mais qu’elle gouverne tout l’univers qui nous entoure : elle a été

découverte par Sir Isaac Newton dans les années 1660.

Une autre analogie est aussi valable avec une bille et un aimant : deux pôles opposés d’un aimant s’attirent (pole N et pole sud)

Intérêts et inconvénients de cette gravitation :

• On pèse, donc on vieillit, on a problèmes de dos, d’articulation, d’arthrite…

• On peut envoyer des sondes en dehors de l’orbite terrestre grâce au

« tremplin planétaire » : une espèce de fronde gravitationnelle.

• On met en orbite des satellites pour les télécommunications.

• On est retenu sur Terre.

• On ne peut pas voler.

Exercice : ex 12 p 205, n°18 p206, N°21 p207

Matériel nécessaire :

• bille en fer

• Aimant

• Support avec ficelle pour accrocher aimant ou bille

• Video asterix et obelix et les douze travaux

• Video site tv grvitation.

• Solar system .exe

• Animations interactive physics sur la gravitation (fiction 1 et 2)

• Video influence de la distance et de la vitesse avec l’aimant et la bille en fer.

• Video newton et la gravitation