Click here to load reader

TP 9 Deux poids deux mesures - lycee-romainrolland-ivry.frlycee-romainrolland-ivry.fr/IMG/pdf/tp_9_deux_poids_deux_mesures.pdf · Tintin, remplacer+ chaque+ terme+ par+ son+ expression+

  • View
    220

  • Download
    6

Embed Size (px)

Text of TP 9 Deux poids deux mesures -...

  • (dA-B)2

    TP n9 Deux poids deux mesures....

    BUT : Comparer le poids et la gravitation terrestre. Comprendre de quoi dpend lintensit de pesanteur. Comparer le poids dun mme objet sur diffrents astres.

    INTRO : Un jour, dans les jardins de Moulinsart....

    Un autre, sur la Lune.....

    Pourquoi Tintin retombe-t-il si brutalement alors que le capitaine Haddock ralise un bond quasi-prodigieux ? Comment peut-on expliquer cette diffrence de mouvement ?

    I La force de Gravitation.

    Dterminons ensemble quels sont les paramtres dont dpend la force gravitation. Pour chaque paramtre, donner un argument.

    II - Le poids dun objet sur Terre.

    1-Rappeler lexpression reliant le poids P dun objet sa masse m. Prciser le nom de la constante utilise et les units du poids et de la masse.

    2- A laide du matriel disponible, expliquer comment dterminer une valeur de g.

    3- Mettre en uvre ce protocole pour dterminer une valeur de g. Prciser lunit.

    On donne la masse de Tintin mTintin = 65 kg.

    4- Calculer le poids PTintin de Tintin sur Terre.

    On donne la valeur de la force gravitationnelle qui sexerce entre deux corps : F = G

    5- Calculer la valeur de la force FT-Tintin exerce par la Terre sur Tintin, situ la surface de la Terre. (Attention aux units !)

    mA mB

  • Donnes : Constante de gravitation G = 6,67 10-11 N.m2.kg-2

    masse de la Terre mT = 5,981024 kg rayon de la Terre rT 6370 km

    6- Comparer cette dernire valeur avec celle du poids de Tintin. Que reprsente donc le poids dun objet sur Terre ?

    7- En dduire quelle est lexpression de lintensit de la pesanteur terrestre gTerre. (Aide : partir de lgalit PTintin = FT-Tintin , remplacer chaque terme par son expression puis simplifier le(s) terme(s) se trouvant de chaque ct de lquation)

    8- De quelle(s) grandeur(s) lintensit de pesanteur dpend-elle (sur Terre ou sur un autre astre considr) ?

    III -Lintensit de pesanteur sur la Lune.

    Observer le mouvement dastronautes sur la Lune

    1- Dcrire le mouvement des astronautes sur la Lune.

    2- La masse des astronautes a-t-elle chang sur la Lune ? Proposer alors une hypothse permettant dexpliquer leur mouvement.

    En reprenant lexpression gnrale de g trouve la question 7, on peut calculer lintensit de la pesanteur lunaire gLune . On trouve gLune 1,6 N/kg.

    3- Calculer le poids de Tintin sur la Lune. En comparant ce poids avec le poids terrestre (question I.4), en dduire de combien de fois se sent-on plus lger sur la Lune.

    IV- Lintensit de pesanteur sur dautres astres.

    Se rendre sur http://phyfont.free.fr/3ch14/gssolaire/gsolaire.html

    1- Parmi les huit plantes actuelles du systme solaire, sur laquelle serait-il le plus simple de se dplacer ?

    2- Mme question pour celle o lon aurait le plus de difficult se dplacer. Proposer une hypothse, en regardant lexpression de g, pour expliquer que cette plante ait une intensit de pesanteur aussi leve.

    V- Cest que du bonus...

    On donne le tableau suivant prsentant la valeur de g en fonction de trois lieux sur Terre :

    1- En regardant lexpression de g (question I.7), comment peut-on expliquer les diffrences de valeur suivant la position sur le globe ? Raliser un dessin pour expliquer la forme particulire de la Terre.

    2- Justifier alors le choix de Kourou (en Guyane franaise, 5 Nord) comme base europenne pour envoyer des lanceurs dans lespace (Ariane V lheure actuelle)

    (Pour aller plus loin dans les explications, la fin du TP : http://phys.free.fr/reponse/reponse2.htm)

    3- Expliquer, en franais, lexpression du titre (ne pas se contenter de la dfinition de linternaute.com !!).

    4- A laide de lexpression gnrale de lintensit de pesanteur (question I.7), retrouver la valeur de gLune

    Donnes : masse de la Lune mL = 7,341022 kg , rayon de la Lune rL = 1737 km

    Lieu g (N/Kg)

    Ple Nord (90 Nord) 9,83

    Paris (49 Nord) 9,81

    Equateur (0) 9,78

  • Partie rserve au professeur : Evaluation des capacits oui non Utiliser loutil mathmatique pour obtenir un rsultat : R4 Proposer une hypothse argumente : R2 (II.2 et III.2) Interprter un rsultat : R1 (IV.1 et IV.2) 2nde lUnivers Correction 7.2 Deux poids deux mesures....

    I. Le poids sur Terre.

    I.1 La relation est P = m x g . g est lintensit de la pesanteur terrestre en N/kg. P sexprime en N et m en kg.

    I.2 Accrocher un objet de masse connue (ou mesure grce une balance) un dynamomtre qui permet de mesurer la force dattraction de la Terre. Faire ensuite le rapport de cette force sur la masse.

    Animation dynamomtre

    I.4 Le poids de Tintin est P = 65 x 9,8 = 637 N.

    I.5 La valeur de la force est F = 6,67 10-11 x (5,981024 x 65) / (6370 x 103)2 639 N.

    I.6 La valeur de la force gravitationnelle trouve est quasiment gale celle du poids : le poids dun objet sur Terre correspond donc la force exerce par la Terre sur lui..

    I.7 PTintin = FT-Tintin

    mTintin x gTerre = (G x mTerre x mTintin )/ rTerre2

    donc gTerre = (G x mTerre )/ rTerre2

    I.8 Lintensit de pesanteur ne dpend sur Terre que de la masse de la Terre et du rayon de la plante.

    II. Lintensit de pesanteur sur la Lune.

    II.1 Les astronautes font des pas beaucoup plus grands, ils sautent mme trs loin

    II.2 Non, leurs masses sont toujours les mmes. On peut penser par contre quils sont moins attirs par la Lune (quils ne le sont sur Terre)

    II.3 PLune = mTintin x gLune = 65 x 1,6 105 N

    PTerre / PLune = 637 / 105 6. On se sent environ 6 fois plus lger sur la Lune

    III Lintensit de pesanteur sur dautres astres.

    III.1 Il serait le plus simple de se dplacer sur Mercure ( gMercure = 3,7 N.kg-1 )

    III.2 Il serait le plus difficile de se dplacer sur Jupiter ( gJupiter = 22,9 N.kg-1 ). On peut penser que lintensit de la pesanteur y est aussi forte car cette plante est trs lourde (masse de lastre au numrateur dans lexpression de g !)

    IV Cest que du bonus...

    IV.1 La masse de la Terre tant la mme, la diffrence ne peut venir que du rayon de la Terre qui serait diffrent selon la latitude. Comme gquateur est plus petit que gple, cela signifie que rquateur est plus grand que rple (voir expression de g)

    IV.2 Kourou est situ en Amrique du Sud, prs de lquateur (5 Nord). Cest donc une position idale pour envoyer des lanceurs dans lespace car cest l que lattraction terrestre y est la moins forte.

    IV.3 Une personne a deux poids deux mesures quand elle a des points de vue ou des jugements diffrents par rapport la mme situation qui se rpte dans le temps.

    IV.4 La valeur de g sur la Lune est :

    gLune = (G x mLune )/ rLune2 = 6,67 x 10-11 x 7,341022 / (1737 x 103)2 1,6 N/kg