Physique-Chimie au Collège

La Physique-Chimie au Collège, retrouvez les cours de la cinquième à la troisième…

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Chapitre I – La gravitation et le poids

I –  Le système solaire

Voici tout d’abord une excellente animation pour apprendre à connaître notre système solaire (attention néanmoins car Pluton ne fait plus partie de la liste officielle des planètes de notre système!).

Cliquer sur l'image pour accéder à l'animation

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Une vidéo maintenant qui présente le système en 3D :

Le système solaire est un système planétaire composé d’un ensemble d’objets célestes (planètes et leurs satellites, astéroides, comètes) qui orbitent ou gravitent autour d’une étoile, le Soleil.Le Soleil représente à lui seul plus de 99% de la masse totale du système solaire.
Les planètes sont classées en deux catégories :

  • les planètes telluriques à surface rocheuse (Mercure, Vénus, la Terre et Mars),
  • les planètes géantes gazeuses (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune).

Elles dessinent des trajectoires pratiquement circulaires autour du Soleil.

Dans l’ordre, depuis le Soleil, on retrouve les planètes suivantes :

  • Mercure,
  • Vénus,
  • la Terre,
  • Mars,
  • Jupiter,
  • Saturne,
  • Uranus,
  • Neptune.

Excepté les planètes les plus proches du Soleil (Mercure et Vénus), toutes les planètes ont des satellites naturels.
La Lune est l’unique satellite naturel de la Terre.

II – La gravitation.

Deux objets possédant chacun une masse exercent l’un sur l’autre une action attractive : c’est la gravitation.

Qu’est-ce qui maintient planètes et satellites sur leur orbites autour du Soleil?

C’est grâce à la gravitation que le Soleil maintient chacune des huit planètes qui l’entourent sur son orbite.
L’action attractive qu’il exerce amène les planètes à décrire des trajectoires pratiquement circulaires.

Quelle analogie y a-t-il entre le mouvement d’une fronde et celui d’une planète?

 

Le mouvement d’une planète autour du Soleil présente des analogies avec le mouvement de la balle d’une fronde que l’on fait tourner rapidement :

Analogies :

les mouvements de la balle et de la planète sont circulaires.
La balle a ce mouvement grâce à la ficelle qui exerce une action dirigée vers la main.
De même, le Soleil exerce sur chaque planète une action gravitationnelle dirigée vers le Soleil.

Différences :
Il y a contact entre la ficelle et la balle (action de contact) alors que le Soleil attire les planètes sans contact (action à distance).

Quelle analogie y a-t-il entre la gravitation et l’action d’un aimant ?

Un aimant exerce une action attractive à distance sur une bille en acier et modifie sa trajectoire.
Plus la distance qui sépare la bille de l’aimant est grande et moins l’action attractive est grande.
Par analogie, bien que le phénomène soit différent, plus une planète est proche du Soleil et plus l’interaction est grande.

CONCLUSION :

La gravitation est une interaction attractive à distance entre deux objets possédant une masse.
Cette attraction augmente quand la masse de chacun des objets augmente.
Cette attraction diminue quand la distance qui les sépare augmente.

La gravitation régit les mouvements:

  • des planètes autour du Soleil,
  • de la Lune et des satellites artificiels autour de la Terre,
  • des étoiles, des galaxies….

 III – Le poids.

Le poids et la masse sont deux grandeurs différentes.

La masse mesure la quantité de matière constituant un corps. Elle se mesure avec une balance et son unité est le kilogramme. C’est une grandeur qui ne dépend pas de la position du corps.

Le poids est l’attraction gravitationnelle exercée par la Terre sur un corps de masse m situé à sa proximité.

Le poids est caractérisé par :
– son intensité, mesurée avec un dynamomètre, en Newton (N) ;

- sa direction : verticale (parallèle à un fil à plomb) ;

- son sens : vers le sol (vers le centre de la Terre).

On représente généralement le poids d’un corps par une flèche, dont l’origine est placée au centre du corps (centre de gravité).


L’intensité du poids est reliée à la masse par un facteur de proportionnalité, appelé intensité de la pesanteur et noté g.
Sa valeur est d’environ 10 N/kg à proximité de la Terre.

Cette relation s’écrit :Remarques :

  • Sur Terre, l’intensité de la pesanteur diminue avec l’altitude et augmente avec la latitude. Le poids d’un corps dépend donc du lieu où il se trouve.
  • L’intensité de la pesanteur varie d’une planète à l’autre : plus la planète est massive, plus l’intensité de la pesanteur est forte. Le poids d’un corps est d’autant plus élevé qu’une planète est massive.

IV – Poids et énergie

Un objet au voisinage de la Terre possède une énergie de position Ep proportionnelle à l’altitude de cet objet par rapport au sol.

Un objet en mouvement possède une énergie de mouvement, l’énergie cinétique Ec, proportionnelle au carré de la vitesse.

La somme des énergies de position et cinétique d’un objet constitue son énergie mécanique Em.

 

Em = Ec + Ep

 

CONCLUSION :
Lors d’une chute, un objet conserve son énergie mécanique : son énergie cinétique (et donc sa vitesse) augmente alors que son énergie de position (et donc son altitude) diminue .

Remarque : L’énergie mécanique ne se conserve que si les frottements lors du mouvement de l’objet sont négligeables.

 

 

 

Cours au format Notebook

Activité Energie mécanique

TP Poids et masse

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