Phys. N° 05 |
La gravitation universelle. Exercices 2018. |
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Mots clés : Cours de physique seconde Gravitation, interaction gravitationnelle, principe d'inertie, Application du principe d'inertie, Loi d'attraction gravitationnelle, poids , poids et force gravitationnelle Satellite en orbite, corps célecte, fronde gravitationnelle, ... |
Schéma : 1)- Quelle
force d’attraction gravitationnelle est représentée par le segment
fléché du schéma ci-dessus ? 2)- Écrire
l’expression littérale de la valeur de cette force en utilisant les
notations du schéma. |
1)- Force d’attraction gravitationnelle est représentée par le segment fléché du schéma
ci-dessus :
-
Le segment fléché du schéma ci-dessus
représentation la force d’attraction
gravitationnelle exercée par le Satellite sur la Terre :
-
Notation : 2)- Expression
littérale de la valeur de cette force en utilisant les notations du
schéma :
-
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Le centre de la Lune, satellite
naturel de la Terre, se situe à une distance
dTL = 3,8
x
105 km du centre de la Terre. 1)- Force
gravitationnelle : a)-
Donner l’expression de la valeur de
la force FT/L de la force d’attraction gravitationnelle
exercée par la Terre sur la Lune. b)-
Calculer cette valeur. 2)-
Représenter, sans souci d’échelle, cette force
sur un schéma où apparaissent la Terre et la
Lune. Données :
-
m
T : masse de la Terre : m
T = 5,98
x
-
m
L : masse de la Lune : m
L = 7,34
x
-
G est appelé la constante de
gravitation universelle :
-
G ≈ 6,67
x 10
– 11
m
3 . kg–
1 . s– 2
-
G ≈ 6,67
x 10
– 11
m
2 . kg–
2 . N |
1)- Force
gravitationnelle : a)-
Expression de la valeur de la force
FT/L de la force d’attraction gravitationnelle
exercée par la Terre sur la Lune :
-
b)-
Valeur de la force FT/L
-
2)- Schéma :
-
Représentation de cette force
sur un
schéma où apparaissent la Terre et la
Lune : |
Lors
du premier voyage habité sur la Lune en 1969, la mission
Apollo 11 a rapporté des roches ayant sur la lune un poids de valeur
PL égale à
34,7 N. 1)- Quelle est
la masse m des roches lunaires rapportées sur Terre ? 2)- Quelle est
la valeur P de leur poids sur Terre ? 3)- Comparer
les valeurs des poids de ces roches sur la Lune et sur la Terre. Données :
-
Intensité de la pesanteur sur la
Terre : g = 9,81 N.kg–1
-
Intensité de la pesanteur sur la
Lune : gL = 1,62 N.kg–1 |
1)- Masse m
des roches lunaires rapportées sur Terre :
-
Sur la Lune :
-
PL = m .
gL
-
2)- Valeur
P de leur poids sur Terre :
-
P = m . g
-
P ≈ 21,4
x 9,81
-
P ≈ 2,10
x 102 N 3)-
Comparaison des valeurs des poids de ces roches sur la Lune et sur la Terre :
-
-
Les roches sont environ 6 fois plus
lourdes sur la Terre que sur la Lune. |
1)- Rappeler le principe d’inertie. 2)- Les forces qui s’exercent sur un système se compensent-elles
lorsque son mouvement est : a)-
Rectiligne accéléré ? b)-
Rectiligne uniforme ? c)-
Circunaire uniforme ? 3)- Que peut-on dire du mouvement d’un corps soumis
à des forces qui ne se compensent pas ? |
1)- Le principe d’inertie : - Énoncé 1 : tout corps persévère dans son état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme si les forces qui s’exercent sur
lui se compensent. - Énoncé 2 : Un corps est immobile ou en mouvement rectiligne uniforme si et seulement si l es forces
qui s’exercent sur lui se compensent (ou s’il n’est
soumis à aucune force).
-
Remarque :
-
Le principe de l’inertie n’est
valable que dans certains référentiels. - On l’applique cette année dans le référentiel terrestre, dans le référentiel géocentrique
et dans le référentiel héliocentrique. 2)- Les forces qui s’exercent sur un système se compensent-elles
lorsque son mouvement est : a)-
Rectiligne accéléré :
-
Les forces ne se compensent pas. b)-
Rectiligne
uniforme :
-
Les forces se compensent. c)-
Circunaire uniforme :
-
Les forces ne se compensent pas. 3)- Mouvement d’un corps soumis à des
forces qui ne se compensent pas :
-
Ce corps n’est pas animé d’un
mouvement rectiligne uniforme. |
1)- La Terre est pratiquement en movement circulaire uniforme dans le référentiel héliocentrique. Les forces appliquées à la Terre se compensent-elles ? 2)- La sonde Voyager 1 a quitté le système solaire en 2013. Elle est tellement éloignée de tout astre qu’elle n’est plus soumise à aucune action gravitationnelle. Quel est son mouvement dans le
référentiel héliocentrique ? |
1)- Mouvement
de la Terre :
-
Dans le référentiel héliocentrique,
la Terre d’est pas animé d’un
mouvement rectiligne uniforme.
-
D’après le principe d’inertie, la
Terre est soumise à des forces qui ne se
compensent pas. 2)- La sonde
Voyager 1 :
-
La sonde Voyager 1 n’est plus soumise
à aucune action gravitationnelle :
-
Elle n’est soumise à aucune force.
-
D’après le principe d’inertie, la
sonde Voyager 1 est animée d’un mouvement
rectiligne uniforme dans le référentiel
héliocentrique. |
Galileo est un programme
européen de radionavigation par satellite. Ce programme prévoit de mettre 30 satellites
en orbite à moyenne altitude (23222 km). 1)-
Introduction : a)-
À quelle distance dTS
du centre de la Terre se situe un des satellites ? b)- Quelle est l’expression de la valeur FT/S de la force d’attraction gravitationnelle exercée par la Terre sur ce satellite ? Calculer cette valeur. 2)- Principe
d’inertie : a)-
Quelle est la trajectoire du
satellite dans le référentiel géocentrique ? b)-
Les forces sur le satellite se
compensent-elles ? On s’aidera du principe
d’inertie. Données :
-
m
T : masse de la Terre : m
T = 5,97
x
-
m
S : masse de la Lune : m
S = 700 kg.
-
R
T : masse de la Terre : R
T = 6,37
x 103 km.
-
G est appelé la constante de
gravitation universelle :
-
G ≈ 6,67
x 10
– 11
m
3 . kg–
1 . s– 2
-
G ≈ 6,67
x 10
– 11
m
2 . kg–
2 . N |
1)-
Introduction : a)-
Distance dTS du
centre de la Terre à un des satellites :
-
Schéma de la situation :
-
Altitude : h = 23222 km et
R T = 6,37
x 103 km
-
dTS = h +
R T
-
dTS = 23222 + 6,37
x 103
-
dTS ≈ 2,96
x 104 km b)-
Expression de la valeur FT/S
de la force d’attraction gravitationnelle
exercée par la Terre sur ce satellite :
-
-
Valeur de cette force :
-
-
On peut représenter cette force : 2)- Principe
d’inertie : a)-
Trajectoire du satellite dans le
référentiel géocentrique :
-
Le satellite a une trajectoire
circulaire par rapport au référentiel
géocentrique. b)-
Principe d’inertie :
-
Le satellite n’est pas animé d’un
mouvement rectiligne uniforme par rapport au référentiel
géocentrique.
-
D’après le principe d’inertie, il n’est pas soumis à des forces
qui se compensent. |
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