Aurélie fev2001

gravitation, poids, masse

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terre soleil

Distance moyenne Soleil-Terre: d =1,5 108 km.

Masse du Soleil: MS=2 1030 kg.

Masse de la Terre: MT= 6 1024 kg.

Constante de la gravitation universelle: G=6,67 10-11.

  1. Exprimer littéralement puis calculer la valeur de la force gravitationnelle qu'exerce le Soleil sur la Terre.
  2. Donner l'expression littérale de la force qu'exerce la Terre sur le Soleil. En déduire, sans calcul, La valeur de cette force.
  3. Représenter sur un schéma le système Soleil-Terre ainsi que les forces gravitationnelles.
corrigé

Les deux forces ont même direction, sont de sens contraire et ont la même norme.

calcul de la norme:

distance en km et masse en kg

6,67 10-11 *2 1030* 6 1024 / (1,5 1011 )²

3,55 1022 N.

2

chute libre

On étudie le mouvement de chute libre d'un corps de petite dimension sans vitesse initiale, au voisinage de la surface terrestre. g=10 N /kg.

d (cm)
0,2
0,8
1,8
3,2
5
7,2
9,8
12,8
t (s)
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
v (m/s)
2
4
6
8
10
12
14
16

  1. Quelle est la nature du mouvement du corps en chute libre? justifier la réponse.
  2. En utilisant le principe de l'inertie, montrer que le solide n'est pas pseudo-isolé. Justifier.
  3. Quelle est la vitesse ( en km /h) atteinte à t=0,5 s

 

corrigé

Le mouvement est un mouvement rectiligne.

Les distances parcourues ne sont pas proportionnelles au temps de parcours et la norme de la vitesse n'est pas constante.

donc le mouvement n'est pas uniforme.

Le principe d'inertie affirme que le centre de gravité d'un solide isolé ou pseudo-isolé est ou bien animé d'un mouvement rectiligne uniforme, oun bien au repos si la vitesse initiale est nulle.

Le mouvement n'étant pas rectiligne uniforme, le solide en chute libre n'est pas pseudo-isolé.

Ce solide est soumis à une force verticale vers le bas, son poids, peu différent de l'attraction exercée par la terre.

vitesse et temps sont des grandeurs proportionnelles.

à t=0,5 s la vitesse vaut 5 m/s

Un mètre parcouru en une seconde correspond à 3600 m parcourus en 3600 s soit 3,6 km /h

vitesse = 5*3,6 = 18 km /h.
3

mouvement parabolique
 

Lancer d'un petit objet avec une vitesse initiale v. Les frottements sur les couches d'air sont négligés. La position du mobile est repérée à intervalles de temps réguliers
temps (s)
0,2
0,4
0,6
0,8
1
abscisse (m)
3,48
6,96
10,46
13,92
17,43
altitude (m)
1,76
3,14
4,11
4,7
4,9

  1. En utilisant le principe de l'inertie, montrer que le solide pas pseudo-isolé.
  2. Quelle est la force qui agit sur le solide.
  3. Quelle est la particularité du mouvement du solide sur l'axe horizontal.
  4. Quelle conclusion peut-on tirer sur la variation de la vitesse et la direction de la force ? 
 
corrigé

Le mouvement du centre d'inertie du solide n'est ni rectiligne ni uniforme.

En conséquence le solide n'est pas pseudo-isolé.

Le poids ou attraction exercée par la terre agit sur le solide, force verticale dirigée vers le bas.

Nous remarquons que :

l'altitude et le temps ne sont pas proportionnelles.

l'abscisse et le temps sont des grandeurs proportionnelles.

donc l'abscisse du vecteur vitesse est une grandeur constante

en conséquence la projection du mouvement sur un axe horizontal est rectiligne uniforme.

seule l'ordonnée du vecteur vitesse est modifiée.

la vitesse est modifiée dans la direction de la force, c'est à dire suivant la verticale.

 
4

poids et masse
  1. Rappeler la relation qui existe entre le poids d'un corps et sa masse m. Donner les unités.
  2. Un astronaute tout équipé a un poids égal à 980 N sur la Terre. Quel est son poids sur la lune ? l'attraction lunaire est 6 fois plus petite que l'attraction terrestre)
  3. Que devient la masse de l'astronaute sur la Lune?
    corrigé

poids (N) = masse (kg ) fois g (N / kg)

Le poids dépend du lieu où l'on se trouve: le poids n'est pas constant.

La masse est une grandeur constante caractérisant la quantité de matière.

Sur la lune le poids de l'astronaute est 6 fois plus petit que sur terre: 163 N.

la masse reste la même soit : 980 / 9,8 =100 kg.

à suivre ...

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