3e – 10 – La gravitation

10.1 Action attractive dans le système solaire

Notre système solaire est composé d’une étoile (le Soleil) autour duquel tourne huit planète. La masse du Soleil et des planètes se compte en milliards de tonnes.

En 1687, Le physicien anglais Isaac Newton publie un livre qui expose sa théorie de la gravitation pour expliquer le mouvement des planètes : deux objets quelconques exercent entre eux des forces d’interaction, forces attractives, à distances, appelées forces gravitationnelles.

Les planètes tournent autour du Soleil comme une pierre dans une fronde. Sans l’attraction exercée par le Soleil, les planètes partiraient dans l’espace. Cet effet de fronde est particulièrement visible si l’on suit la trajectoire d’une comète. (Avec Celestia)

De la même façon, la Lune gravite autour de la Terre. La gravitation dépend de la masse des objets et par extension, tout objet possédant une masse subit (et fait subir) l’effet de la gravitation sur les corps qui l’entourent. Elle dépend également de la distance entre les objets.

Activité

Expériences :

  • Nous réalisons des expériences d’attraction d’un aimant sur une boule de fer et des expériences d’attraction électrostatique.

On peut comparer cette attraction à l’effet d’un aimant ou de l’électricité statique sur des objets légers.

10.2 Poids et Masse d’un corps

La gravitation est représentée par une force verticale dirigée vers le centre de la Terre appelée Poids. La valeur du poids se mesure à l’aide d’un dynamomètre auquel l’objet est suspendu et est exprimé en newton (N).

Poids et Masse

La masse d’un objet se détermine à l’aide d’une balance et s’exprime en kilogramme, de symbole kg. Indépendante de l’endroit où s’effectue la mesure, elle est liée à la nature et à la quantité de matière qui le constitue.

La valeur du poids de ce même objet varie, mais très peu, avec la latitude et l’altitude. Cela est du à la modification de la distance qui sépare l’objet du centre de la terre.

Relation poids et masse {TP}

Activité

Expériences :

  • Nous mesurons au dynamomètre des masses connues différentes (dont la valeur est vérifiée sur une balance). Pour chacune d’elles nous prenons le poids et la masse et le rapport P/m.

La valeur du rapport P/m vaut toujours autour de 10.

En un lieu donné, la valeur du poids d’un objet est proportionnelle à sa masse. Le coefficient de proportionnalité, noté g, est appelé intensité de la pesanteur. Sur Terre, sa valeur est voisine de 9,8 kg.

La valeur du poids (en N) et de la masse (en kg) d’un objet sont liées par la relation :

P = m x g.

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