Chapitre 2 : Les interactions dans - Académie de Versailles · Une interaction est une action...
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Chapitre 2 : Les interactions dans l’Univers
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Chapitre 2 :
Les interactions dans l’Univers
I-Interactions et forces
1-Interaction
• Distribuer les aimants
• Mise en questionnement :
Qu’est ce qu’une interaction ?
Quelles sont les différentes interactions qui
peuvent existent selon vous ?
Temps : 5 minTravail en groupe
Une interaction est une action mécanique
réciproque entre deux objets : si un objets X
agit sur l’objet Y alors l’objet Y agit sur l’objet
X.
LivreExemple
d’interaction :
Bilan :
Une interaction est une action réciproque entre
deux objets : si un objets X agit sur l’objet Y alors
l’objet Y agit sur l’objet X.
On distingue les interactions de contact lorsque les
objets se touchent, et les interactions à distance
lorsque les objets ne se touchent pas.
On distingue également les interactions attractives
si les objets s’attirent et les interactions répulsives
si les objets se repoussent.
2-Les forces
Quand un objet X est en interaction avec un
objet Y, l’action mécanique de X sur Y est
appellée force. Une force est une modélisation
d’une action mécanique.
Si le livre exerce une force sur la table et
que la table exerce une force sur livre, on
parlera d’interaction.
Ftable / livre
F livre / table
Quelles sont les points communs et les
différences entre les deux forces ?
Ftable / livre
F livre / table
Phase magistrale
Bilan :
Une force est caractérisée par :
un point d’application,
une direction,
un sens,
une valeur.
• Consigne :
Trouver des exemples de forces dans la vie
de tous les jours.
Temps : 5 minTravail en groupe
II-L’interaction gravitationnelle
Affirmations Vrai Faux
La force gravitationnelle exercée par la Terre sur la Lune est plus grande
que la force exercée par la Lune sur la Terre car sa masse est plus
élevée.
Les forces gravitationnelles qu’exercent la Terre et la Lune, l’une sur
l’autre sont proportionnelles à la distance qui les séparent.
Les forces gravitationnelles qu’exercent la Terre et la Lune, l’une sur
l’autre sont inversement proportionnelles à la distance qui les séparent.
Les forces gravitationnelles qu’exercent la Terre et la Lune, l’une sur
l’autre sont proportionnelles à leur masse.
La constante G de gravitation est une constante de varie en fonction de
l’endroit de l’Univers.
Un homme placé dans l’espace, loin de tout astre, de telle manière que
les forces de gravitation ne se fassent plus ressentir, tomberait vers le
bas.
Consignes données à l’élève :
Prendre connaissance du document ci-dessus et répondre aux questions.
1-Les affirmations suivantes sont-elles vraies ou fausses ?
Temps : 10 minTravail individuel
Affirmations Vrai Faux
La force gravitationnelle exercée par la Terre sur la Lune est plus grande
que la force exercée par la Lune sur la Terre car sa masse est plus
élevée.
Les forces gravitationnelles qu’exercent la Terre et la Lune, l’une sur
l’autre sont proportionnelles à la distance qui les séparent.
Les forces gravitationnelles qu’exercent la Terre et la Lune, l’une sur
l’autre sont inversement proportionnelles à la distance qui les séparent.
Les forces gravitationnelles qu’exercent la Terre et la Lune, l’une sur
l’autre sont proportionnelles à leur masse.
La constante G de gravitation est une constante de varie en fonction de
l’endroit de l’Univers.
Un homme placé dans l’espace, loin de tout astre, de telle manière que
les forces de gravitation ne se fassent plus ressentir, tomberait vers le
bas.
• Mutualisation par groupe :
Temps : 7 minTravail en groupe
III-Poids et masse
1-Distinction entre poids et masse
• Qu’est ce que le poids d’un objet ?
• Qu’est ce que la masse d’un objet ?
• Quelle est l’unité du poids ?
• Quelle est l’unité de la masse ?
• Consigne :Répondez à ces questions en formulant une hypothèse par groupe.
Dynamomètre
• Mise en questionnement en phase
magistrale :
Quelles sont les différentes hypothèses
que vous avez émises ?
• Vidéo à regarder : « Eurêka! » partie 1
• La masse :
-La masse est une grandeur positive intrinsèque d’un
objet : elle ne dépend pas du lieu.
-Son unité est le kilogramme (symbole : kg).
-L’appareil permettant de mesurer la masse d’un objet est
la balance.
• Le poids :
-Le poids est l’action (ou force) gravitationnelle qu’exerce la
Terre sur les objets placés dans son voisinage.
-Son intensité ou sa valeur s’exprime en newton (symbole :
N).
-L’appareil permettant de mesurer le poids d’un objet est le
dynamomètre.
2-Résolution de problème
a) Appropriation du problème :
En utilisant un moteur Vulcain, la fusée
Ariane 5 décollera-t-elle ?
• Résolution de problème :
En utilisant un moteur Vulcain, la fusée
Ariane 5 décollera-t-elle ?
Pour répondre à la question, il nous faut
la relation entre le poids et la masse.
b-Déterminons la relation entre le poids et la
masse
• Consigne :
A l’aide des documents distribuées, rédiger
le protocole d’une expérience à réaliser
permettant de déterminer le lien entre le
poids et la masse.
• Consigne :
A l’aide des documents distribuées, rédiger le
protocole d’une expérience à réaliser
permettant de déterminer le lien entre le poids
et la masse.
Bilan du TP:
• Le poids et la masse sont deux grandeurs
proportionnelles.
• Le coefficient directeur de la droite, appelé
intensité du champ de pesanteur noté g,
est voisin de 10. On a alors :
P = m x gP : poids en newton (N)
m : masse de l’objet en kilogramme (kg)
g : intensité du champs de pesanteur en newton par kilogramme (N/kg)
c-Résolution du problème
• Au final, la fusée décollera t-elle ?
Justifier votre réponse.
On peut rajouter des propulseurs de
type EPA dont la poussée de 5000 kN.
Combien faudra t-il rajouter de
propulseurs pour faire décoller la
fusée.
On négligera leur masse.
Bilan de la résolution de problème :
Lorsque la fusée est à l’équilibre avant le
décollage, les forces agissant sur la fusée se
compensent : le poids et la réaction du sol
sont égales mais de sens opposé.
Pour mettre en mouvement la fusée, il faut
exercer une force de poussée supérieure à
celle du poids.
3-Interprétation de la relation entre le poids et la masse :
• Vidéo « Eurêka » partie 2
• Si une masse de 60 kg correspond à un poids de 600 N, pourquoi se « casser la tête » à établir une distinction entre une masse de 60 kg et un poids de 600 N ?
• Consigne :Après avoir visionnée les vidéos suivantes, répondez à cette question en formulant une hypothèse par groupe.
Sur la Lune
Sur la Terre
L’un est situé sur la Lune
et l’autre sur la Terre.
Ils n’ont pas la même
force de gravité.
Vidéo à regarder : « Eurêka! »
partie 3https://www.youtube.com/watch?v=V6RL2UnPMIE
Apesanteur ou impesanteur?
Pour aller plus loin…
Débat
• Si un astronaute était envoyé dans
l’espace à plusieurs milliers de kilomètres
de la Terre, tomberait-il dans le vide vers
le « bas »?
Consigne :
Répondez à cette question en formulant une 1 hypothèse par groupe.
Travail par groupe de 4
Durée : 2 minutes
Débat
• Pourquoi la Lune ne tombe t-elle pas sur
la Terre ?
• Pourquoi la Terre ne tombe t-elle pas sur
le Soleil ?
Consigne :
Répondez à ces 2 questions en formulant une 1 hypothèse par groupe.
Travail par groupe de 4
Durée : 2 minutes
III-Exercices d’application
La masse a pour expression :
L’intensité du champ de pesanteur a
pour expression :
Exercice 1 : Questions de cours
1-Donner la définition d’une interaction.2-Donner les deux types d’interactions.3-Donner les 4 caractéristiques d’une force.4-Citer 4 exemples de forces.5-Donner la définition de l’interaction gravitationnelle.6-Donner la définition du poids en fonction de la masse et du poids.7-Quelle est l’unité de la masse ? Quel est le symbole de son unité ?Quel appareil utilise-t-on pour mesurer un objet ?8-Quelle est l’unité du poids ? Quel est le symbole de son unité ?Quel appareil utilise-t-on pour mesurer le poids d’un objet ?9-Entourrer la bonne réponse :
