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Thème 1 - Organisation et transformations de la matière
Thème 2 - Mouvement et interactions
Thème 3 - L'énergie et ses conversions
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Chapitre 7
Activité 3 - Activité documentaire

Qu'est-ce que la force de gravitation ?

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Compétence : Pratiquer le calcul numérique et le calcul littéral.
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Problématique de l'activité
Placeholder pour Illustration ancienne de la gravitation newtonienne : la Terre est représentée avec des courbes illustrant la force gravitationnelle.Illustration ancienne de la gravitation newtonienne : la Terre est représentée avec des courbes illustrant la force gravitationnelle.

En 1687, Isaac Newton propose un nouveau modèle, qui décrit la chute des objets et le mouvement des planètes comme les conséquences d'une seule et même force universelle : la force de gravitation.

Quelles sont les caractéristiques de la force de gravitation et comment relie-t-elle la chute des corps au mouvement des astres ?
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Doc. 1
Le modèle de la force de gravitation, proposé par Isaac Newton en 1687.

Placeholder pour Schéma illustrant la loi de gravitation universelle de Newton : formule, relation entre force, masses et distance.Schéma illustrant la loi de gravitation universelle de Newton : formule, relation entre force, masses et distance.

Un objet A de masse mA subit une attraction de la part d'un objet B de masse mB, modélisée par une force : la force de gravitation dont l'intensité est notée FG.

Avec
FG : valeur de la force (en N) ;
G : constante gravitationnelle ;
G = 6,7×10-11 N.m2/kg2 ;
mA et mB : masses (en kg) ;
d : distance entre les centres de gravité (en m).
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Doc. 2
Un boulet qui tombe… et qui tourne.

En l'absence de frottements avec l'air, un boulet tiré horizontalement à 7 900 m/s par un canon situé à 5 m d'altitude irait suffisamment vite pour que sa chute soit sans fin. En effet, notre planète est ronde et à cette vitesse, la descente du boulet vers le sol aurait la même courbe que la surface terrestre. Le boulet longerait ainsi indéfiniment le sol à 5 m d'altitude.
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Questions

Exploration et analyse des documents

1. Doc. 1 De quelles grandeurs dépend la force de gravitation ? Est-elle attractive ou répulsive ?
2. Doc. 1 Calcule la valeur de la force de gravitation que tu exerces sur ton camarade de classe situé à 1 m.
3. Doc. 2 Comment appelle-t-on la situation d'un objet en rotation permanente autour d'une planète ?
4. Doc. 2 Qu'arriverait-il si l'espace était rempli d'une substance (ex. : de l'air) qui ralentirait peu à peu la Lune dans son mouvement autour de la Terre ?

Synthèse

5. Doc. 1 et doc. 2 Explique en quelques phrases en quoi la chute des objets et la rotation des planètes autour du Soleil sont des phénomènes semblables.
6. À l'aide des données p. 257 et en prenant une distance Terre-Lune de 384 000 km, calcule puis représente sur un schéma en précisant l'échelle utilisée, la force que la Terre exerce sur la Lune et celle que la Lune exerce sur la Terre.
Afficher la correction
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Pour réussir cette activité

  • J'ai posé et effectué une application numérique.
  • J'ai formulé par écrit le lien établi par Newton entre la chute de l'objet et le mouvement des astres.
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