Mécanique 1 La gravitation

Objectifs

Pourquoi la terre tourne-t-elle autour du soleil et les satellites autour de la terre?

Décrire le système solaire

Définir ce qu’est un satellite

Définir la gravitation et ses effets

Départ

Comment expliquer le mouvement de la Lune

autour de la Terre?

Intro La Terre tourne autour du Soleil et la

Lune tourne autour de la Terre. Pour

quelles raisons?

Mécanique 1

Cours Troisièmes

Il y a 8 planètes autour du Soleil ayant une trajectoire

quasi-circulaire: Pourquoi?

Quelles similitudes et quelles différences entre le mouvement du marteau et celui d’une planète?

La gravitation

Objectifs

Pourquoi la terre tourne-t-elle autour du soleil et les satellites autour de la terre?

Décrire le système solaire

Définir ce qu’est un satellite

Définir la gravitation et ses effets

SEMAINE PROGRESSION PAGE

SEMAINE 1 I– Le système solaire 1

DOCUMENT A Connaître le système solaire

EXERCICE APPLICATION 1 Connaître le système solaire

II– Action attractive de la Terre 3

DOCUMENT B Mouvement de la Lune autour de la Terre

EXERCICE APPLICATION 2 Mise en orbite d’un satellite

SEMAINE 2 III– Modélisation de la gravitation 5

ACTIVITE C Comment modéliser la gravitation?

EXERCICE APPLICATION 3 Le satellite naturel de la Terre

DEVOIR MAISON M1

Ex 5 (A vous de Jouer), Ex 6, Ex 16 page 20 - 22

SEMAINE 3 AUTO-EVALUATION M1

Correction

INTERROGATION M1

Correction

Mécanique 1

La gravitation Mécanique 1

Cours Troisièmes

Réponses

Document A Le système solaire Document

MECANIQUE 1

Partie 1 I– Le système solaire

MÉCANIQUE 1 LA GRAVITATION

image

1 - Le système solaire est un système planétaire constitué en son centre d’une étoile, le Soleil, et de

huit planètes qui se déplacent autour de celle-ci sur des trajectoires circulaires.

2 - Le Soleil concentre à lui seul 99% de la masse totale du système solaire.

3 - Près du Soleil se trouvent Mercure, Vénus, la Terre, Mars, nommées planètes telluriques car elles

sont constituées de roches. Au-delà; on trouve Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune nommées pla-

nètes géantes gazeuses car elles sont constituées à majorité de gaz.

4 - La plupart des planètes possèdent des satellites naturels qui tournent autour de celles-ci. La Terre

en possède une: La Lune, dont la trajectoire est quasi-circulaire.

1

1 - Comment est constitué le système solaire? (nombre de planètes, leur trajectoire, où se trouve le Soleil..)

2 - Quel est l’astre du système solaire qui a la plus grande masse?

3 - Quelles sont les deux sortes de planètes qui tournent autour du Soleil?

4 - Qu’est-ce qu’un satellite? Quel est le satellite naturel de la Terre? Quelle est sa trajectoire?

Conclusion Fais une présentation rapide du système solaire.

Rechercher, Extraire et organiser l’information utile

Questions

…………………………

…………………………

…………………………

…………………………

…………………………

…………………………

…………………………

…………………………

Légende

Exercice 1 Le système solaire Exercice

MECANIQUE 1

MÉCANIQUE 1 LA GRAVITATION

2

Application

Conclusion

Fais une présentation rapide du système solaire

Le système solaire est un système planétaire composé d’un ensemble d’objets célestes

(planètes et leur satellite, astéroïdes, comètes) qui gravitent autour d’une étoile, le Soleil. Le soleil re-

présente à lui seul près de 99% de la masse du système solaire. Les planètes sont classées en deux ca-

tégories: les planètes telluriques, constituées de roches et les proches du Soleil: Mercure, Venus, La

Terre, Mars et les planètes géantes gazeuses, plus éloignées: Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune. Elles

ont toutes une trajectoire quasi-circulaire autour du Soleil.

Un satellite est un objet céleste tournant autour d’une planète selon une trajectoire circulaire (ex:

La Lune)

Document B Mouvement de la Terre autour de la Lune Document

MECANIQUE 1

Partie 2 II– action attractive de la Terre

MÉCANIQUE 1 LA GRAVITATION

image

1 - Quelle est l’action de la Terre sur un objet proche comme une pomme? Qu’en est-il de la Lune?

2 - Pourquoi la Lune n’atteint pas le sol de la Terre? Pourquoi la Lune ne s’éloigne-t-elle pas de la Terre?

3 - Quelle est la trajectoire de la Lune autour de la Terre?

Conclusion Conclus tout en généralisant ce résultat à l’action du Soleil sur les planètes.

3

Rechercher, Extraire et organiser l’information utile

Questions

Légende

TU NE TROUVES PAS

QU’IL Y A ENTRE NOUS

UNE ACTION ATTRAC-

TIVE COMME CELLE

QU’EXERCE LA TERRE SUR

LES POMMES POUR

QU’ELLES TOMBENT?

TU NE TROUVES PAS

QUE TU ES D’UN

ROMANTISME HORS DU

COMMUN? BOULET.

Si la Lune n’avait

pas de vitesse, elle

tomberait sur Terre

Si sa vitesse était

faible, la Lune tombe-

rait encore mais en

s’éloignant de son

point de départ

Avec sa vitesse

réelle, la Lune se di-

rige toujours vers la

Terre mais ne l’atteint

jamais: elle est orbite

autour de celle-ci

Si elle s’éloigne

trop de la Terre, elle

ne subit plus son

action attractive: sa

trajectoire est alors

une ligne droite.

Comment expliquer le mouvement de la Lune autour de la Terre?

Réponses

1 - La Terre exerce une action attractive sur la pomme. Il en est de même pour la Lune.

2 - La Lune n’atteint pas le sol car sa vitesse l’en empêche. Elle ne s’éloigne pas non plus car elle est

soumise à l’attraction terrestre.

3 - La Lune a une trajectoire circulaire autour de la terre.

Exercice 2 Mise en orbite d’un satellite Exercice

MECANIQUE 1

Application

MÉCANIQUE 1 LA GRAVITATION

4

Conclusion

Quel est l’action de la Terre sur la Lune et du Soleil sur les planètes?

La Lune gravite autour de la Terre en décrivant une trajectoire quasi-circulaire grâce à sa vitesse

qui l’empêche de s’écraser et à l’attraction de la Terre qui la maintient sur son orbite: elle ne s’en

éloigne ni ne s’en rapproche.

De même le Soleil exerce une action sur tous les corps du système solaire, en particulier sur

toutes les planètes autour de lui qui décrivent également une trajectoire quasi-circulaire. Cette attrac-

tion est la gravitation.

Comme un satellite est très cher, les scientifiques font des simula-

tions par informatique pour anticiper sa trajectoire en fonction de sa vi-

tesse de lance dans l’espace.

1 - Quelle trajectoire correspond à celle :

a– d’un satellite

b– d’une sonde spatiale

c– d’un projectile

Pour une vitesse supérieure à 11,2 km/s (valeur de la vitesse de libé-

ration de l’attraction terrestre), un corps échappe à l’attraction terrestre et

quitte le voisinage de la Terre.

2 - Que peut-on dire de la vitesse dans le cas n°1? Dans le cas n°4?

3 - A quelle condition un objet peut-il être satellisé?

image

Réponses

Activité C Comment modéliser la gravitation? Activité

MECANIQUE 1

Partie 3 III– Modélisation de la gravitation

MÉCANIQUE 1 LA GRAVITATION

image

1 -La balle tout comme la Terre décrivent une trajectoire

circulaire. Le fil matérialise donc action attractive entre la

Terre et le Soleil qui sont liés par le phénomène de gravi-

tation

2 -L’action attractive de l’aimant sur la bille dépend de la

distance qui les sépare: plus les deux objets sont proches,

plus l’action attractive est forte. Il en est de même pour

une planète proche du Soleil. La gravitation dépend de la

distance qui sépare les corps qui interagissent.

3 - Lorsqu’un objet exerce une action attractive sur un autre objet, celui-ci exerce en retour une action

attractive sur le premier: c’est une interaction.

5

1 - Compare le mouvement de la balle autour de la main à celui de la Terre autour du Soleil. Que matérialise le

fil?

2 - Complète sur les schémas les mouvements de la bille de fer au voisinage de l’aimant. De quoi dépend la tra-

jectoire de la bille en présence de l’aimant. En comparant cette interaction à celle de la Terre sur la Lune, de quoi

dépend la gravitation?

Place deux aimants proches l’un de l’autre. Relâche l’un pendant que tu maintiens l’autre immobile. Puis refais l’ex-périence en inversant les deux aimants.

3 - Schématise l’expérience. Quel aimant attire l’autre? Par analogie avec les aimants, la Terre et les autres pla-

nètes exercent-elles une action sur le Soleil?

Conclusion Pourquoi dit-on que la gravitation est une interaction attractive entre deux objets qui ont une

masse? Dépend-elle de la distance?

Réaliser, manipuler. Raisonner, argumenter.

Questions

Schéma

J’AI L’AIR D’UN

GROS DÉBILE...

Le mouvement de la balle autour de la main est analogue à celui d’une planète autour du

Soleil. Quelles propriétés de la gravitation met en évidence cette activité?

Exercice 3 Le satellite naturel de la Terre Exercice

MECANIQUE 1

Application

MÉCANIQUE 1 LA GRAVITATION

6

Conclusion

Pourquoi dit-on que la gravitation est une interaction attractive entre deux objets qui ont

une masse? Dépend-elle de la distance?

La gravitation est une interaction attractive, et à

distance entre deux objets possédant une masse. Elle

dépend de la distance séparant les deux objets.

On observe le mouvement de la Lune dans le système solaire sur le schéma ci-

contre.

1 - Autour de quel astre la Lune orbite-t-elle?

2 - Comment se nomme l’action exercé par cet astre sur la Lune?

3 - De quoi dépend cette action sur la Lune?

4 - Le Soleil, exerce-t-il une action attractive sur la Lune? Pourquoi?

5 - Intuitivement, quelle action sur la Lune est plus importante, celle de la Terre

ou celle du Soleil?

6 - En réalité, le Soleil exerce une action deux fois plus importante que la Terre

sur la Lune. D’après la figure, quels sont les mouvements effectués par la Lune?

image