U02 - Activité : le poids et l'attraction gravitationnelle
Objectifs : Déterminer que la pesanteur terrestre résulte de l'attraction terrestre Comparer le poids d'un corps sur la Terre et sur la Lune
I. Le poids et la masse A. Rappels
Dans le langage de tous les jours personne ne fait la différence entre le poids et la masse d'un objet. Mais c'est une erreur car le poids et la masse sont deux grandeurs différentes qui ne rendent pas compte du même phénomène ! Examinons ces différences :
La masse d'un objet mesure simplement la quantité de matière contenue dans cet objet c'est à dire la masse des particules qui constituent cet objet (atomes ou molécules). Cette quantité de matière (donc la masse) sera la même quel que soit l'endroit où se trouve l'objet dans l'univers. L'unité de masse est le kilogramme (kg).
Le poids mesure, lui, la force d'attraction qu'exerce un astre sur un objet et cette force d'attraction sera d'autant plus grande que cet astre aura une masse élevée. Ce qui signifie que le poids d'un objet varie dans l'univers et dépend de l'astre où il se trouve.
L'unité de poids est le Newton (N). Si cet objet se situe à une distance extrêmement grande d'un astre il ne subira quasiment aucune attraction et son poids sera quasiment nul. On dit que l'objet est en apesanteur.
B. Relation entre poids et masse
Masse et poids sont des grandeurs différentes mais sont quand même reliées l'une à à l'autre par une relation.
1. Quelle est cette relation ? Préciser les unités de chacune des grandeurs.
2. Application : un objet a une masse de 4 kg. Quel est son poids sur Terre ? donnée : intensité de la pesanteur sur Terre : g = 9,8 N. kg-1.
II. Le poids et l'attraction gravitationnelle
1. Calculer la valeur de l'attraction gravitationnelle exercée par la Terre sur le même objet précédent de masse m = 4 kg posé au sol. Données : voir tableau en bas de page
2. Le poids peut-il être identifié à la force gravitationnelle exercée par la Terre ?
3. En comparant la formules du poids et la formule de la force gravitationnelle exercée par la Terre sur un corps de masse m, trouver l’expression de g en fonction de G , MTerre et RTerre
III. Poids d'un objet sur la Lune ou sur une autre planète 1. En généralisant la formule précédente, calculer
l’intensité de la pesanteur g sur la Lune (voir données) 2. En déduire le poids de l’objet de masse 4 kg sur la
Lune et vérifier sur http://phys.free.fr/maspoids.htm 3. Tintin a-t-il raison ?
4. Maintenant parlons de vous… Quel est votre poids (sur Terre ) ?
5. Quel est votre poids sur la Lune ? Quel serait votre poids sur Mars ? (voir données). Vérifier sur http://www.exploratorium.edu/ronh/weight/index.html
Astre Terre Lune Mars
Masse 5,97.1024 kg 7,35.1022 kg 6,42.1023 kg
Rayon 6400 km 1738 km 3400 km
Données
U02 - Activité : le poids et l'attraction gravitationnelle - corrigé
F=G×mT×mL
dTL2 =6,67 .10−11×5,98.1024×7,35 .1022
(3,84 .105×103)2 =1,99.1020N
