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Physique-Chimie 1re

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ACTIVITÉ EXPÉRIMENTALE


4
Estimer la valeur du champ de pesanteur




Synthèse de l'activité

Voir les réponses
Décrire et commenter un moyen simple de déterminer la valeur de l’intensité de pesanteur expérimentalement.

Doc. 3
Champ gravitationnel, champ de pesanteur

Une masse attire à elle toute autre masse située dans son champ d’action : elle crée un champ gravitationnel.

La planète Terre crée par sa masse un champ gravitationnel que nous subissons tous. À sa surface, ce champ est appelé champ de pesanteur terrestre. L’intensité de ce champ peut être déterminée grâce à la relation : g=Gm Terre R Terre 2g=G \cdot \dfrac{m_{\text { Terre }}}{R_{\text { Terre }}^{2}}.

Dans la vie courante, nous attribuons aussi un nom spécifique désignant la force d’attraction de la Terre sur un objet situé à sa surface : il s’agit du poids de cet objet. Le poids se calcule selon la relation P=mgP=m \cdot g.

Données

  • mTerrem_{\text{Terre}}== 5,97 ×\times 1024 kg ;
  • RTerreR_{\text{Terre}}== 6 367 km ;
  • GG== 6,67 ×\times 10-11 N·m2·kg-2.


Doc. 1
Le pendule simple

Un pendule est un système constitué d’une masse suspendue à l’aide d’un fil. On lui associe le terme simple dans le cas où on néglige la masse du fil devant la masse de l’objet suspendu et où on modélise la masse par un point.

Christian Huygens

Au XVIIe siècle, Christian Huygens (1629-1695) met en équation le lien entre la période TT des oscillations d’un pendule, la longueur ll du pendule et le champ gravitationnel gg dans lequel le pendule se trouve : T=2πlgT=2 \pi \sqrt{\dfrac{l}{g}}.
Pendule

Attention cependant, cette relation n’est vraie que dans le cas d’oscillations de faibles amplitudes.

Doc. 2
Matériel nécessaire

  • Une potence ;
  • Une masse (par exemple 50 g) ;
  • Un fil ;
  • Un chronomètre.

Questions

Voir les réponses
1. Doc. 1 À partir de la relation de Huygens, donner l'expression de ll en fonction TT et gg. Cette relation est-elle de la forme y=gxy = g \cdot x ? Exprimer yy et xx en fonction de ll et TT.


2. Doc. 1 et 2 Élaborer un protocole permettant de mesurer la période du pendule en fonction de sa longueur.


3. Doc. 1 et 2 Mettre en œuvre le protocole. Déterminer gg.


4. Commenter l’expérience réalisée en mettant en avant les sources d’imprécisions en parallèle de solutions susceptibles d’améliorer l’expérience.


5. Estimer les incertitudes des mesures réalisées.


6. Doc. 3 Calculer la valeur théorique de gg à la surface de la Terre.


7. Calculer l’écart relatif entre les deux valeurs trouvées de gg. Commenter cet écart.



Tout humain est soumis à l’attraction gravitationnelle de la Terre et il baigne par conséquent dans son champ gravitationnel.

➜ Quelle est l’intensité du champ gravitationnel de la Terre ?

Compétences

APP : Identifier les paramètres de travail

RAI/ANA : Construire un raisonnement, communiquer sur les étapes

Supplément numérique

Vidéo d'oscillations de pendules.

Par intuition

Existe-t-il un moyen simple de mesurer l’intensité de pesanteur gg ?

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