C H A P I T R E7P H Y S I Q U ELa gravitationuniverselleQCMSavoir1. A et C ; 2. C ; 3. B ; 4. B ; 5. A ; 6. A ; 7. A ; 8. B ; 9. C ; 10. B.Application immédiate1. F S/U= G m Soleil× m UranusD SU22. F S/U= 6,67 × 10 –11 × 2,0 × 1030 × 8,7 × 10 25(2,9 × 10 12 ) 2 = 1,4 × 10 21 N.3.SoleilUranusS1 cmF S/UUExercices1 1. Direction : droite reliant les centres du Soleil et dechaque planète.Sens : vers le Soleil.Point d’application : centre de la planète.2. Expression de la valeur de cette force : F S/P= G m Soleil × m Planèted 2 .2 1. F S/T= G m Soleil × m Terred 2 .2. F S/T= 6,67 × 10 –11 × 2,0 × 1030 × 5,98 × 10 24(1,50 × 10 11 )²3 1. F T/S= G m × m Terre Satellite.d 2 TS= 3,5 × 10 22 N.5,98 × 10F T/S= 6,67 × 10 –11 ×× 1,80 × 10 3(6 378 × 10 3 + 250 × 10 3 )² = 1,63 × 104 N.2. Le segment fléchémesure 1,6 cm.3. Le satellite exerceune force opposée surla Terre (même directionet même valeurmais sens opposé).TerreSatellite4 1. Poids des roches sur la Lune :P L= m × g L=21,7 × 1,6 = 35 N.2. La masse ne dépend pas du lieu, elle est la même sur laTerre et la Lune.3. Poids des roches sur la Terre :P = m × g T= 21,7 × 9,8 = 2,1 × 10 2 N.5 1. F TN/O= G m Trou noir × m ObjetR 2 TN= 6,67 × 10 –11 × 2,0 × 1031 × 1(1,5 × 10 3 ) 2 = 5 × 10 14 N.2. F S/O= G m × m Soleil Objet= 6,67 × 10 –11 × 2,0 × 1030 × 1R 2 (7,0 × 10 8 ) 2= 3 × 10 2 N.À la surface de la Terre, le poids de l’objet est :P = m × g T= 1 × 10 1 N.L’attraction due au trou noir est beaucoup plus forte.6 1. Pas de mouvement si elle est initialement immobile,car, en l’absence de force, un mouvement ne sera pas modifié.Mouvement rectiligne uniforme si elle est initialement enmouvement, car, en l’absence de force, un mouvement estrectiligne uniforme.2. Sous l’influence d’une autre étoile, l’Étoile de la Mort seraiten mouvement, mais ce mouvement ne serait pas rectiligneuniforme. Il pourrait être circulaire uniforme, rectiligneaccéléré, rectiligne ralenti ou curviligne.7 1.TerreLune2. F T/L= G m Terre× m Luned 2 TL= 2,0 × 10 20 N.Soleil= 6,67 × 10 –11 × 5,98 × 1024 × 7,4 × 10 22(3,84 × 10 8 )²© Hachette Livre, 2010 — Physique Chimie 2 de , Livre du <strong>prof</strong>esseur. 19
3. F S/L= G m × m Soleil Lune2 × 10= 6,67 × 10 –11 ×30 × 7,4 × 10 22d 2 SL(1,50 × 10 –11 – 3,84 × 10 8 )²= 4,4 × 10 20 N.8 1. a. F T/J= G m Terre × m JohnR 2 T= 5,4 × 10 2 N.b. Cette force est le poids.c. et 2.= 6,67 × 10 –11 × 6,0 × 1024 × 55(6,38 × 10 6 )²3. Ces deux forces ne dépendent pas de l’hémisphère.F T/S9 1. Les positions sont repérées dans le référentielhéliocentrique.2.F T/JSS 1 F P1 /S 1F P9 /S 9F P12 /S 12J12 g S= G ×m S5,68 ×= 6,67 × 10 –11 1026×R² S(6,0 × 10 7 )²≈ 6 × 10 –11 × 6 × 1026(6 × 10 7 )² = 10–11 × 10 26=10 N · kg –1 .(10 7 )²13 F L/M= G · m M · m L.d 2F L/M= 6,67 × 10 –11 ×15 × 10 3 × 7,4 × 10 22(1 740 × 10 3 + 110 × 10 3 )² .Il ne faut pas oublier le carré de d².Le résultat final s’exprime en newton (N).F L/M= 2,2 × 10 4 N.14 1. Du fait de la force de gravitation, les poussièress’attirent les unes les autres. Elles finissent par s’agglutiner.2. F P1/P2= G · m · m P1 P2= 6,67 × 10 –11 × (0,1 × 10–3 )²= 3 × 10 –14 N.d 2 (5 × 10 –3 )²3. d = ∏ G · m P1· m S 6,67 wwwwwwwwwwww× 10 –11 × 0,1 × 10 –3 × 2,0 × 10 30F P1/P2= ô w= 7 × 10 14 m.4. La poussière devrait être située au-delà de la planèteNeptune.15 1. a. Le mois lunaire est la durée de révolution de laLune autour de la Terre dans le référentiel géocentrique.b. L = 2πR = 2π × 384 × 10 3 = 2,41 × 10 6 km = 2,41 × 10 9 m.c. v =10 –142,41 × 10 927,3 × 24 × 3 600 = 1,02 × 103 m · s –1 .2. a. Un corps est immobile ou en mouvement rectiligne uniformesi, et seulement si, les forces qui s’exercent sur lui secompensent.b. La vitesse de la Lune serait toujours 1,02 × 10 3 m · s –1 .P 1P 12S 123. a. La vitesse de la sonde augmente car les positions s’éloignentles unes des autres.b. La trajectoire est curviligne.4. Ce phénomène permet d’accélérer les sondes et de modifierleur trajectoire.10 1. Les données qui n’interviennent pas dans le calculde la force d’interaction gravitationnelle sont la situation à25 000 années de lumière du système solaire, la période derévolution de 10 ans et bien sûr la date de découverte en 2006.2. a. Cas de l’attraction Soleil-Terre : F S/T= G m Soleil× m Terre.d ST2b. Cas de l’attraction planète-étoile :F E/P= G 0,2 × m × 5 × m Soleil Terre(0,2 × 5)= F3 2 · d 2 ST9S/T= 1 9 F . S/T3. L’attraction Soleil-Terre est donc plus grande.11 1. g M= G × m Mars6,42 × 10= 6,67 × 10 –11 ×232R M(0,679 × 10 7 /2)² = 3,7 N · kg–1 .2. « L’intensité de la pesanteur y atteint à peine le 37 e de lanôtre. » La constante de pesanteur sur Terre est proche de10 N · kg –1 .L’affirmation n’est pas correcte car 10 = 0,27. Il aurait fallu37dire « L’intensité de la pesanteur y atteint à peine 37 % de lanôtre ».3. L’affirmation : « Un kilogramme d’eau n’y pèse que 370 g »n’est pas correcte non plus : la masse ne change pas quandon change de planète, c’est le poids qui est modifié.4. Il aurait fallu dire : « Un kilogramme d’eau sur Mars a lemême poids que 370 g d’eau sur Terre ».16 1. Une comète est un petit corps brillant du systèmesolaire constitué de glace et de poussière. Elle est souventaccompagnée d’une longue traînée lumineuse lorsqu’ellepasse près du Soleil. Les comètes de Haley ou Hale-Bopp sontbien connues.2. « L’astre rayonnant » est le Soleil.3. Une comète qui s’approche du Soleil avec une grandevitesse s’en éloignera avec une grande vitesse également etpartira très loin du Soleil avant de s’en approcher de nouveau.4. L’attraction gravitationnelle permet de capturer unecomète.5. La « courbe fermée » représente la trajectoire de la comète.17 Traduction La force gravitationnelleTous les objets de l’Univers qui ont une masse exercent uneforce gravitationnelle sur tous les autres objets massiques.L’intensité de la force dépend de la masse des objets. Vousexercez une force gravitationnelle sur les gens autour devous mais cette force n’est pas très grande puisque lesgens ne sont pas très « gros ». Quand vous regardez desmasses vraiment importantes, comme la Terre et la Lune,la force gravitationnelle devient très impressionnante. Laforce gravitionnelle entre la Terre et les molécules de gazdans l’atmosphère est suffisamment forte pour maintenirl’atmophère proche de la surface de la Terre.Solution1. L’attraction universelle s’exerce entre tous les objets del’Univers quelles que soient leurs masses.2. L’attraction gravitationnelle exercée par un être humain surun autre être humain n’est pas ressentie car sa valeur est trèsfaible.© Hachette Livre, 2010 — Physique Chimie 2 de , Livre du <strong>prof</strong>esseur. 20
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