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Partie 1 : Mouvements et interactions 3 ème CHAPITRE 2 DE L’ACTION À LA FORCE LA GRAVITATION UNIVERSELLE I) Comment modéliser (=représenter) une action ? Situation : Lors d’un revers au tennis, on frappe la balle à l’aide d’une raquette. - L'objet d'étude est la balle. - Le référentiel est le terrain de tennis. Les actions exercées sur l'objet d'étude par des objets extérieurs à ce dernier sont : - l’action de la raquette sur la balle - l’action de la Terre sur la balle - l'action de l'air sur la balle Pour étudier le mouvement d’un système (=objet d'étude), il faut prendre en compte les actions qui s’exercent sur lui. Activité : comment modéliser une action ? Lire et faire le travail puis ranger l'activité dans une pochette en plastique Chap2 - 1/4 - MARTIN POIRIER
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Partie 1 : Mouvements et interactions 3ème
CHAPITRE 2DE L’ACTION À LA FORCE
LA GRAVITATION UNIVERSELLE
I)Comment modéliser (=représenter) une action ?
Situation : Lors d’un revers au tennis, onfrappe la balle à l’aide d’uneraquette. - L'objet d'étude est la balle. - Le référentiel est le terrain de tennis.Les actions exercées sur l'objet d'étude par desobjets extérieurs à ce dernier sont : - l’action de la raquette sur la balle- l’action de la Terre sur la balle- l'action de l'air sur la balle
Pour étudier le mouvement d’un système(=objet d'étude), il faut prendre en compte lesactions qui s’exercent sur lui.
Activité : comment modéliser une action ?
Lire et faire le travailpuis ranger l'activité dans une pochette
en plastique
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Conclusion :
Il existe plusieurs types d’action :- des actions de contact ou à distance - des actions localisées ou réparties
Un diagramme objet-actions est lareprésentation de l’objet étudié et des actionsavec les autres objets de l’espace environnant.
L’action n’est pas directement saisissable etmesurable. Pour pouvoir l’étudier, elle estreprésentée par un segment fléché appelévecteur force notée Fdonneur/receveur.
Ce vecteur a 4 caractéristiques : - une direction : celle de l’action- un sens : celle de l’action- une origine : le point d’application de l’action- une longueur : proportionnelle à son intensitémesurée en newton de symbole N mesurée avecun dynamomètre.
COLLER L'EXEMPLE
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Remarques : Une force qui s'exerce sur un corps peut :
- le mettre en mouvement- modifier sa trajectoire- modifier sa vitesse
Un objet est en équilibre statique, c’est à dire
immobile, si les forces appliquées sontopposées : - de mêmes directions- de mêmes valeurs - de sens opposés
Pour jeudi 10/11 Faire l'exercice : représentation de forces + interrogation sur le chap2 !!
- Fiche : représentation de forces- Fiche : exercices 1 et 2
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Exercice n°1 : un âge avancéLe dessin ci-contre montre un personnageendormi appuyé sur sa canne.1) Faire la liste (l’inventaire) des objets quiexercent une action sur le système «canne».2) Établir un diagramme objets-interactions pourla canne.3) Représenter en différentes couleurs les 3actions exercées sur la canne, sur le schéma ci-contre, sans se soucier de la longueur des flèches(vecteurs). Ajouter les noms des actions.FM/C , FT/C et FS/C
Exercice n°2 : Et la Lune dans tout ça ?La Terre exerce sur la Lune une action attractive,à distance, dont la valeur vaut environ 2,0x1020
N. Elle est modélisée par le vecteur F.
1) Quelles sont les 4 caractéristiques du vecteurforce modélisant l’action exercée par la Lune surla Terre?2) Représente ce vecteur force sur le schéma ci-dessus.
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II) La gravitation universelle
L’action exercée par la Terre sur la Lune estune action à distance. Elle est répartie danstoute la Lune. La Terre attire la Lune de la mêmefaçon que la Lune attire la Terre : c’est uneinteraction.
Au XVII siècle, Isaac Newton affirme que deuxcorps quelconques A et B sont en interactiongravitationnelle, du fait qu’ils possèdent unemasse : tout corps A exerce une attractiongravitationnelle sur un autre corps B etréciproquement. Tous les corps possédant unemasse s’attirent mutuellement, cette forcemodélise une action mécanique à distance :
Activité documentaire
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Notre système solaire est constitué d’un Soleilet de 8 planètes dont la Terre qui tournentautour. On dit qu’elles gravitent autour du Soleil.
Le Soleil exerce une action à distance,attractive, due à sa masse, sur chaque planète.Cette attraction diminue lorsque la distanceaugmente.
Chaque planète possède une masseimportante et attire aussi le Soleil. Cetteattraction a peu d’effets car la masse du Soleilreste beaucoup plus grande que celle desplanètes.
Le Soleil et les planètes sont donc eninteraction attractive à distance : c’estl’interaction gravitationnelle ou gravitationuniverselle.
La force d’attraction gravitationnelle exercéepar le Soleil sur la Terre a les caractéristiquessuivantes :
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- direction : la droite passant par les centresdes 2 astres.
- sens : de la terre vers le Soleil- point d’application : le centre de la Terre- valeur : FS/T = G x MS x MT / d2
F est en newton (N)G = 6,67 x 10-11 SI MS masse du Soleil en kg MT masse de la Terre en kg d distance entre le centre de la Terre et le
centre du Soleil en m
Extraire des informations1) Comment est l’action exercée par le Soleil surles planètes ?2) Quels sont les points communs entre la forced’interaction gravitationnelle exercée par le Soleilsur la Terre et celle exercée par la Terre sur leSoleil (voir la fig2) ?3) Quels sont les différences entre la forced’interaction gravitationnelle exercée par le Soleilsur la Terre et celle exercée par la Terre sur leSoleil (voir la fig2) ?
Interpréter4) Pourquoi parle-t-on «d’interaction» entre leSoleil et les planètes?5) Pourquoi les forces FS/T et FT/S ont-elles la mêmevaleur ?Chap2 - 7/4 - MARTIN POIRIER
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Le système solaire est décrit trèsabondamment dans la littérature et sur Internet(voir dans Google, "système solaire images" etmême "système solaire animations"). Voir le sitewww.planete-astronomie.com
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Conclusion :Les planètes se maintiennent sur leurs orbitesgrâce à l’action attractive exercée par le Soleil.
Les planètes attirent le Soleil de la même façonque le Soleil attire les planètes. Il s’agit d’uneinteraction gravitationnelle.
L’interaction gravitationnelle existe entre 2 objetspossédant une masse notée m. Elle diminuelorsque la distance notée d entre les 2 objetsaugmente.
Si un objet A exerce sur un objet B une forced’attraction gravitationnelle FA/B alors l’objet Bexerce réciproquement une force d’attractiongravitationnelle FB/A de même direction, demême valeur et de sens opposé.
La valeur de l’attraction gravitationnelle estcalculée par la relation
FA/B = FB/A = GxMAxMB / d2
avec G = 6,67 x 10-11 SI m en kg et d en mChap2 - 9/4 - MARTIN POIRIER
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Exercice :1) Calculer la valeur de la force d’attractiongravitationnelle qu’exerce la Terre sur la Lune.Données : MTerre = 5,97 x 1024 kg
Mlune = 7,35 x 1022 kgdTerre-Lune = 3,83 x 108 mG = 6,67 x 10-11
2) Que dire de la valeur de la force d’attractiongravitationnelle qu’exerce la Lune sur la Terre ?
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