La gravitation

Mécanique
1
La gravitation
Pourquoi la terre tourne-t-elle autour du soleil et les satellites autour de la terre?
Décrire le système solaire
Objectifs
Définir ce qu’est un satellite
Définir la gravitation et ses effets
Départ
Il y a 8 planètes autour du Soleil ayant une trajectoire
Comment expliquer le mouvement de la Lune
quasi-circulaire: Pourquoi?
autour de la Terre?
Quelles similitudes et quelles différences entre le mouvement du marteau et celui d’une planète?
Intro
La Terre tourne autour du Soleil et la
Lune tourne autour de la Terre. Pour
quelles raisons?
Cours
Troisièmes
Mécanique
1
Mécanique
1
La gravitation
Pourquoi la terre tourne-t-elle autour du soleil et les satellites autour de la terre?
Décrire le système solaire
Objectifs
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
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
5
Mécanique
1
La gravitation
Cours
Troisièmes
MÉCANIQUE 1 LA GRAVITATION
Partie 1
I– Le système solaire
Document A
MECANIQUE 1
Document
Le système solaire
Rechercher, Extraire et organiser l’information utile
image
Légende
 …………………………
 …………………………

 …………………………
 …………………………

 …………………………
 …………………………

 …………………………



 …………………………


Questions
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.
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.
Réponses
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 planètes 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
MÉCANIQUE 1 LA GRAVITATION
Fais une présentation rapide du système solaire
Le système solaire est un système planétaire composé d’un ensemble d’objets célestes
Conclusion
(planètes et leur satellite, astéroïdes, comètes) qui gravitent autour d’une étoile, le Soleil. Le soleil représente à lui seul près de 99% de la masse du système solaire. Les planètes sont classées en deux catégories: 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)
Exercice 1
MECANIQUE 1
Exercice
Application
Le système solaire
2
MÉCANIQUE 1 LA GRAVITATION
Partie 2
II– action attractive de la Terre
Document B
MECANIQUE 1
Document
Mouvement de la Terre autour de la Lune
Rechercher, Extraire et organiser l’information utile
Légende
image
 Si la Lune n’avait

TU
NE
TROUVES
UNE
TIVE
ACTION
QU’EXERCE LA
LES

ATTRAC-
COMME
CELLE
TERRE
POMMES
 Si sa vitesse était
PAS
QU’IL Y A ENTRE NOUS
faible, la Lune tomberait encore mais en
s’éloignant de son
point de départ

SUR
POUR
QU’ELLES TOMBENT?
QUE
Avec sa vitesse
réelle, la Lune se dirige toujours vers la
Terre mais ne l’atteint
jamais: elle est orbite
autour de celle-ci


TU
pas de vitesse, elle
tomberait sur Terre
NE
TROUVES
TU
ES
PAS
D’UN
ROMANTISME HORS DU
COMMUN?
BOULET.
 Si elle s’éloigne
Comment expliquer le mouvement de la Lune autour de la Terre?
trop de la Terre, elle
ne subit plus son
action attractive: sa
trajectoire est alors
une ligne droite.
Questions
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
MÉCANIQUE 1 LA GRAVITATION
1 - La Terre exerce une action attractive sur la pomme. Il en est de même pour la Lune.
Réponses
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.
Quel est l’action de la Terre sur la Lune et du Soleil sur les planètes?
Conclusion
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 attraction est la gravitation.
Exercice 2
MECANIQUE 1
Exercice
Application
Mise en orbite d’un satellite
Comme un satellite est très cher, les scientifiques font des simulations par informatique pour anticiper sa trajectoire en fonction de sa vi-
image
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 libération 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?
4
MÉCANIQUE 1 LA GRAVITATION
Partie 3
III– Modélisation de la gravitation
Activité C
MECANIQUE 1
Activité
Comment modéliser la gravitation?
Réaliser, manipuler. Raisonner, argumenter.
image
Schéma
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?
J’AI L’AIR D’UN
GROS DÉBILE...
Questions
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’expérience en inversant les deux aimants.
3 - Schématise l’expérience. Quel aimant attire l’autre? Par analogie avec les aimants, la Terre et les autres planètes 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?
1 -La balle tout comme la Terre décrivent une trajectoire
Réponses
circulaire. Le fil matérialise donc action attractive entre la
Terre et le Soleil qui sont liés par le phénomène de gravitation
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
MÉCANIQUE 1 LA GRAVITATION
Pourquoi dit-on que la gravitation est une interaction attractive entre deux objets qui ont
Conclusion
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.
Exercice 3
MECANIQUE 1
Exercice
Application
Le satellite naturel de la Terre
On observe le mouvement de la Lune dans le système solaire sur le schéma cicontre.
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?
6
image