TP PHYSIQUE 8 : Tintin et la Gravitation

Les i n terac ti on s gravi ta ti onn el l es
Activité n°1 : Tintin et la Gravitation
Herg é avai t i magi n é da n s l es a nn ées 1950 l es
premi ers pa s de l ’ ho mme sur l a Lune avec son
Al b um : « On a marché sur la Lune ». 15 ans
pl us tard, N. Armstron g posai t l e pi ed sur l a
Lune… …
D onnées :
G : constan te de gravi tati on uni versel l e
G= 6 ,67 10-11 m3.kg-1.s-2
R ay on de l a Terre : R T = 6400 km
R ay on de l a Lune : R L = 1740 km
M asse d e l a Terre : M T = 6,0 1024 kg
M asse d e l a Lune : M L = 7,3 1022 kg
M asse d e Ti nti n (avec so n éq ui pemen t) : m = 85 kg
g(Terre) = 9,81 N/ kg
1. En qu el l e ann ée N. Ar mstron g a-t-i l marc hé sur l a Lune ?
C'est le 21 juillet 1969 que les premiers pas se sont faits sur la lune.
2. Sur l ’i mag e ci -dessu s, représen t ez l ’acti on de l a Lun e sur Ti nti n, ac ti on encor e appel ée
« poi ds d e Ti nti n ».
Le poids de Tintin est la force de la lune sur lui. Elle se représente par un
vecteur qui possède 4 caractéristiques.
Point d'application : centre de gravité (pour un homme, c'est le nombril)
Direction : verticale
Sens : vers le bas
Intensité : P
P
3. Ento urez l es a ffi rmati on s « vrai es » :
-a-b-
Masse de Tintin sur la Terre = Masse de Tintin sur la Lune
-c-d-
Masse de Tintin sur la Terre > Masse de Tintin sur la Lune
Masse de Tintin sur la Terre < Masse de Tintin sur la Lune
Masse de Tintin sur la Terre  Masse de Tintin sur la Lune
La masse dépend du nombre et du type d'atomes qui composent Tintin.
Ces deux paramètres ne changent pas sur la Lune ; la masse est invariable
quelque soit le lieu, réponse : a.
4. De même :
-a-b-
Poids de Tintin sur la Terre = Poids de Tintin sur la Lune
-c-d-
Poids de Tintin sur la Terre > Poids de Tintin sur la Lune
Poids de Tintin sur la Terre < Poids de Tintin sur la Lune
Poids de Tintin sur la Terre  Poids de Tintin sur la Lune
Le poids dépend de l'attraction que produit l'astre sur Tintin.
Plus l'astre a une masse plus l'attraction est importante.
La Lune est moins lourde que la Terre, elle attire donc moins :
réponse b et c.
5. Quel l e exp ressi o n du « poi d s de Ti n ti n » con nai ssez-vous ? Préci sez l es uni t és.
P = m.g
P : poids en Newton
m : masse en kg
g : intensité de pesanteur : sur Terre g = 9,81 N.kg -1
Il dépend de la masse et de l'altitude.
6. Conséquence : entourez les affirmations « vraies » :
-a-b-
g(Terre) = g(Lune)
-c-d-
g(Terre) > g(Lune)
g(Terre) < g(Lune)
g(Terre)
 g(Lune)
Dans la question 4, il est dit que la Lune attire moins donc réponse b et c.
7. Calculer le poids de Tintin sur la Terre.
P
Tintin (Terre)
= m(Tintin) × g(Terre) = 85 × 9,81 = 834 N
8. Calculer le poids de Tintin sur la Lune. En déduire la valeur de g (Lune).
Tintin dit que la pesanteur est six fois moindre :
P
Tintin (Lune)
= P
Tintin (Terre)
/ 6 = 139 N
g(Lune ) = g(Terre) / 6 = 1,65 N/kg
Lors du voy ag e, l e c api tai ne
Hadd ock t en te u n e sorti e da n s
l ’espac e et co mme i l n’est pas
atta c hé, i l s’él oi gn e d e l a fusée.
Expl i quer l e co mmen tai re d e
Ti nti n. A l ’ai de de fl èc hes,
co mpl éter l e d essi n.
La force gravitationnelle exercée par Adonis est supérieure à la force
gravitationnelle exercée par la fusée. (La masse d'Adonis doit certainement
être plus importante que celle de la fusée.)
Le capitaine Haddock est donc plus attiré par Adonis que par la fusée
FA/H
Activité n°2 : Comprendre pourquoi les satellites ne s’écrasent pas au sol.
1. Dans qu el réf éren ti el cet enregi strement est-i l ob tenu ?
On travaille dans la salle : on est dans le référentiel terre str e.
2. Que peut-o n pen ser de l a vi tesse de d épl acemen t du mob i l e ?
La vi tesse est uni for me (co n sta nte). (Il n'accél èr e pas et ne ral enti t pas).
3. Quel est l e rôl e de l a fi cel l e ?
S' il n'y a pas de ficelle le mobile continu tou t droit ; la ficelle l'oblige à tourner
autour de son axe de rotation.
4. Au cours d e l a séan ce précédent e, on a pu voi r que l ’orb i te d e météo sa t est au ssi
ci rcul ai re et sa vi t esse est au ssi con stan te : Qui ti en t l e rôl e d e l a fi cel l e ?
La Terre exerce une attraction sur le satellite et l'empêche de s'éloigner.
5. Commen t expl i quer al ors qu e l e sa tel l i te ne s’écrase pas a u sol ?
Le satellite possède une vitesse suffisante et une altitude adaptée pour
tourner autour de la Terre.
Si la vitesse ou l'altitude ne se corresponde pas le satellite s'écrase ou
part dans l'espace.
6. La Lune est un « sa tel l ite natur el » de l a Terre ;
elle possède à l'orig ine la bonne vite sse et la bonne altitude.
L'attraction terres tre l' empêche de partir.
Conclusion : Le satellite est soumis à une action à distance due à la Terre
dont la direction est toujours portée par un rayon et est aussi toujours
dirigée vers le centre de l’orbite. Cette action résulte de l’interaction
gravitationnelle entre la Terre et le satellite.
Son expression :
Deux objets A et B, de masse mA et mB régulièrement réparties autour de
leurs centre CA et CB séparés par une distance d, exercent l’un sur l’autre
des actions attractives modélisées par des forces appelées forces
d’attraction, ayant la même intensité F.
F = FA/B = FB/A
G  m A  mB
=
d²
G es t la cons tante de gravitation univers elle G = 6,67 10-11 N.kg-2.m² = 6,67 10-11 S.I
Le s masses sont exprimées en kilogramme (kg) .
La dis tance d es t exprimée en mè tre (m), la force F es t e xprimé e e n Newton (N).
Activité n°3 : Conséquence de la force de gravitation :
Quel phén o mèn e ob servab l e rég ul i èremen t sur Terre est un e i l l ustrati o n d e l ’acti on
conj ug uée d e l a Lun e et du Sol ei l ?
La Lune et le Soleil ont une action attractive sur la Terre ;
le sol ne pouvant bouger mais l'eau oui, cela produit les marées.