La force de pesanteur

Mise en situation

• Document 1

• Tout corps livré à lui-même tombe .• Une force s’applique sur lui. Laquelle ?

la force de pesanteur.• C’est à cause d’elle que les corps sont lourds ;

qu’ils ont du poids. • Quel est l’auteur de cette force ? La Terre.

• Document 2

d. Qu’est-ce que l’apesanteur ? L’apesanteur est l’absence de pesanteur?e. Y a- t-il de l’air dans la fusée ? Il y a de l’air dans la fusée car ils respirent sans assistance.f. En créant le vide dans une cloche sur Terre, serais-tu en apesanteur ? Non car on serait toujours attiré par la Terre.

• Document 3

g. Y-a-t-il une atmosphère autour de la Lune ?Il n’y a pas d’atmosphère autour de la Lune.h. Y-a-t-il une pesanteur sur la Lune ? Oui , car c’est la force avec laquelle la Lune attire les corps vers elle.

i. Sur la Lune, le capitaine Haddock a-t- il • une masse ? Oui ( la quantité de matière

dont il est constitué) .• et du poids ? Oui , à cause de l’attraction

qu’exerce la Lune sur lui.

j. Complète par < , > ou = ….. sur la Lune ….. sur la Terrela pesanteur < la pesanteurla masse du capitaine = la masse du capitaine

Haddock Haddockle poids du capitaine < le poids du capitaine

Haddock Haddock

Document 4

Vrai ou faux ?

k. C'est logique que les câbles aient cédé car sur la Lune la caisse est 6 fois plus lourde que sur la Terre. Faux, elle est 6 fois plus faible que celle de la Terre.l. Hergé s'est trompé car sur la Lune il n'y a pas d'air, pas d'atmosphère; et dans le vide, les corps flottent. La caisse ne peut donc tomber. Faux, la pesanteur n’est pas due à la présence d’air.m. Si le câble est construit pour résister sur Terre à une force de traction maximale de 6000 N, alors • sur Terre, il peut donc soulever une caisse de 600 Kg• sur la Lune, ce câble résistera à une force de 6000 N • et sur la Lune, il peut soulever une caisse de 3600 Kg Or les caisses sont les-mêmes, elles ont la même masse sur la Lune que sur la Terre ; le câble a donc été délibérément sectionné. SABOTAGE!!!!!

B. Conclusion :

• La force de pesanteur est la force qu’exerce un astre sur les corps se trouvant dans son environnement.

• L’apesanteur est l’absence de pesanteur.• L’existence de la force de pesanteur n’est pas

due à la présence de l’air.• La pesanteur est liée à la masse de l’astre; plus

celle-ci est grande plus la pesanteur est grande.

C. La force de pesanteur : • Gravitation universelle :• La Terre exerce une force d’attraction sur tous les corps (y compris

les couches de gaz qui l’entourent).• Cette pesanteur n’est qu’un cas particulier d’un phénomène plus

général : la gravitation universelle.• En effet, il existe (voir lecture : 4ème loi de Newton) des forces

attractives exercées par TOUS LES CORPS LES UNS SUR LES AUTRES : • la Terre attire la Lune• mais la Lune attire la Terre• la Terre attire la gomme ou le crayon• la gomme attire le crayon• …

Cette force est DIRECTEMENT PROPORTIONNELLE aux MASSES

mises en présence• Dans le cas de la gomme et du crayon, les masses

sont trop petites, la force est négligeable.• Dans le cas de la Terre et de la Lune, ou de toutes les

planètes et leurs satellites en général, la force est très grande (malgré la distance énorme qui les sépare).

Cette force est INVERSEMENT PROPORTIONNELLE au CARRE

de la DISTANCE• Dans le cas des molécules dans les solides (voir

chapitre « états de la matière »), malgré que les masses en présence soient très petites, la force d’attraction est grande (= forte cohésion)

• Par contre, dans les gaz, les molécules sont très espacées, et la force de cohésion est très faible.

Caractéristiques de la force de pesanteur :

• son point d’application : le centre de gravité du corps (G)

• sa direction : verticaleEn un lieu donné, la droite d’action de la force de pesanteur est matérialisée par le fil à plomb en équilibre.

Rem : Pour des endroits voisins, les verticales semblent parallèles ; en fait elles passent toutes par le centre de la Terre.

• son sens : vers le bas

Cela signifie bien sûr vers le centre de la Terre.

Au pôle Sud comme au pôle Nord, les objets tombent « vers le bas ».

• son intensité : le poids du corps

Rappel : c’est à cause de la pesanteur que les corps sont pesants, ou qu’ils ont du poids.

Masse d’un corps / poids d’un corps

• La masse d’un corps est la quantité de matière de ce corps.

• La masse d’un corps reste CONSTANTE ; elle est liée au corps et est INDEPENDANTEde l’endroit où se trouve le corps.

• La masse d’un corps se détermine à l’aide d’une BALANCE.

• Le résultat de cette mesure est indépendant de la pesanteur puisque la force d’attraction agit de façon égale sur les 2 plateaux de la balance (pour autant qu’elle ne soit pas nulle).

• Elle compare celui qui contient le corps de masse inconnue à celui qui contient une masse connue, constituée par un ensemble de masses marquées, et communément appelés par abus de langage « des poids ».

• photos de balances Balance de Roberval Trébuchet

• Le poids d’un corps est la force de pesanteur• Le poids n’existe que si le corps est soumis à

l’action d’une force d’attraction. Cette pesanteur peut varier avec l’endroit où se trouve ce corps.

• Le poids d’un corps N’est PAS CONSTANT. Il peut même devenir très faible, voire nul.

• Le poids d’un corps se mesure au moyen d’un DYNAMOMETRE (puisqu’il s’agit d’une force !)

Facteurs influençant le poids d’un corps :

• l’altitudeAu niveau de la mer, un objet pèse plus lourd qu’en altitude car la distance par rapport au centre de la Terre y est plus petite • la latitudeAux Pôles, un objet pèse plus lourd qu’ à l’équateur car la distance par rapport au centre de la Terre y est plus petite.

Globe terrestre

g=9,83 N/kg

g=9,81 N/kg

g=9,78 N/kg

la nature des matériaux dans le sol

la planète où l’on se trouve

27,3

3,6

8,8 9,8

1,63,7

25,9

11,3 11,5 11,6

4,6

0

5

10

15

20

25

30

Sole

il

Me

rcure

Vén

us

Te

rre

Lune

Ma

rs

Jupite

r

Saturne

Uran

us

Neptu

ne

Pluton

en N

/kg

Lien entre poids et masse :

P = m . g

• P = poids ( N) • m = masse (Kg) • g = « gravité» (N/Kg)