Physique-Chimie Cycle 4
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Thème 1 - Organisation et transformations de la matière
Ch. 1
L'eau que nous buvons est-elle pure ?
Ch. 2
La matière : états, masse et volume
Ch. 3
Les changements d'état de la matière
Ch. 4
Les mélanges
Ch. 5
La matière à l'échelle microscopique
Ch. 6
Que trouve-t-on dans l'air ?
Ch. 7
Les transformations chimiques et la pollution
Ch. 8
Modélisation des transformations chimiques
Ch. 9
Les ions dans notre quotidien
Ch. 10
Quand les acides et les bases réagissent
Ch. 11
Introduction à la masse volumique
Ch. 12
La masse volumique
Ch. 13
La matière, dans l'espace et dans l'Univers
Ch. 14
De l'Univers aux atomes
Thème 2 - Mouvement et interactions
Ch. 15
Introduction à la vitesse et au mouvement
Ch. 16
Repérage de mouvement et mesure de vitesse
Ch. 17
Vitesse et mouvement
Ch. 18
Les interactions
Ch. 19
Les forces
Ch. 20
Le poids
Thème 3 - L'énergie et ses conversions
Ch. 21
Introduire la notion d'énergie
Ch. 22
Conversion et transfert de l'énergie
Ch. 23
La conservation de l'énergie
Ch. 24
Les circuits électriques
Ch. 25
La tension et l'intensité
Ch. 26
Relations entre grandeurs dans les circuits électriques
Ch. 27
Résistance et loi d'Ohm
Ch. 28
Puissance et énergie en électricité
Thème 4 - Des signaux pour observer et communiquer
Ch. 29
Le son
Ch. 30
La lumière
Ch. 31
Vitesse de propagation des signaux
Ch. 32
Des signaux au-delà de la perception humaine
Chapitre 7
Activité 3 - Activité documentaire

Qu'est-ce que la force de gravitation ?

Compétence : Pratiquer le calcul numérique et le calcul littéral.
Problématique de l'activité
La force de gravitation selon Newton
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Crédits : Universal History Archive/UIG /Bridgeman

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 ?

Doc. 1
Le modèle de la force de gravitation, proposé par Isaac Newton en 1687.

Doc. 1 Le modèle de la force de gravitation, proposé par Isaac Newton en 1687.
Le zoom est accessible dans la version Premium.

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).

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.
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. 157 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.

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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