La gravitation universelle Physique-Chimie 3e
⚡ Physique-Chimie🎒 3e (collège)✅ 12 exercices corrigés ⬇️
En bref : La gravitation est une attraction à distance entre tous les objets qui ont une masse. Elle est d'autant plus forte que les masses sont grandes et que la distance est petite. C'est elle qui maintient la Lune en orbite autour de la Terre et les planètes autour du Soleil, et qui fait tomber une pomme. Formulée par Newton en mille six cent quatre-vingt-sept, elle est universelle : les mêmes lois s'appliquent sur Terre et dans le ciel.
📖 La leçon
C'est elle qui maintient la Lune en orbite autour de la Terre et les planètes autour du Soleil, et qui fait tomber une pomme (son poids).
Formulée par Newton en 1687, elle est universelle : mêmes lois sur Terre et dans le ciel.
Astuce : distance doublée = attraction divisée par 4.
🖼️ Le schéma à retenir
L'essentiel à retenir
En 1687, Isaac Newton comprend qu'une même force explique la chute d'une pomme et le mouvement de la Lune : la gravitation universelle. Deux corps qui possèdent une masse s'attirent mutuellement, à distance, sans contact. Cette attraction est d'autant plus intense que les masses sont grandes ; elle diminue vite quand la distance augmente : si la distance double, la force est divisée par quatre. Elle n'est notable que si l'un des corps est très massif, comme une planète.
Le poids d'un objet est la force de gravitation exercée par la Terre sur lui. Sur la Lune, moins massive, l'attraction est environ six fois plus faible : un astronaute y pèse six fois moins, alors que sa masse n'a pas changé. De même, l'attraction du Soleil retient les huit planètes sur leurs orbites.
Pourquoi la Lune ne tombe-t-elle pas sur la Terre ? Parce qu'elle se déplace vite, à environ 1 km/s. Sans gravitation, elle filerait en ligne droite ; la gravitation la fait sans cesse dévier vers la Terre, et la combinaison des deux donne un mouvement presque circulaire. Même principe pour les satellites artificiels, en chute permanente autour de la Terre. Elle explique aussi les marées.
Vocabulaire
- Gravitation — attraction mutuelle entre deux corps qui ont une masse.
- Interaction à distance — action qui s'exerce sans contact entre les objets.
- Masse — quantité de matière d'un corps, en kilogrammes (kg), identique partout.
- Poids — force de gravitation exercée par un astre sur un objet, en newtons (N).
- Orbite — trajectoire d'un corps céleste autour d'un autre.
- Satellite — corps naturel ou artificiel qui tourne autour d'une planète.
La question de devoir
Expliquez pourquoi la Lune tourne autour de la Terre sans tomber dessus ni s'éloigner. Plan de réponse : 1) définir la gravitation et préciser qu'elle attire la Lune vers la Terre ; 2) expliquer que, sans cette attraction, la Lune irait en ligne droite à cause de sa vitesse ; 3) montrer que vitesse et attraction combinées donnent un mouvement circulaire, comme pour les satellites artificiels.
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✏️ 12 exercices corrigés : la gravitation universelle
Touche une réponse : elle est corrigée tout de suite, avec l'explication.
1. La gravitation est une interaction …
✔ Réponse : attractive à distance
Deux corps qui ont une masse s'attirent sans se toucher : la Terre attire la Lune à 384 000 km, et une pomme à un mètre du sol.
2. Qui a formulé la loi de la gravitation universelle ?
✔ Réponse : Isaac Newton
En 1687, Newton montre qu'une même force explique la chute des objets sur Terre et le mouvement des planètes ; d'où le mot « universelle ».
3. Le poids d'un objet sur Terre est …
✔ Réponse : l'attraction de la Terre sur lui
Le poids est une force, mesurée en newtons, due à la gravitation ; la masse, en kilogrammes, est la quantité de matière et ne change pas d'un astre à l'autre.
4. Qu'est-ce qui retient les planètes autour du Soleil ?
✔ Réponse : l'attraction gravitationnelle du Soleil
Le Soleil concentre plus de 99 % de la masse du système solaire ; son attraction fait sans cesse dévier les planètes, qui décrivent des orbites presque circulaires.
5. Si la distance entre deux corps double, l'attraction est …
✔ Réponse : divisée par 4
La force de gravitation est inversement proportionnelle au carré de la distance : à distance double, elle vaut 1/4 ; à distance triple, 1/9.
6. Si la masse d'un des deux corps double, l'attraction est …
✔ Réponse : multipliée par 2
La force est proportionnelle à chacune des deux masses : doubler l'une des masses double la force, doubler les deux la quadruple.
7. Pourquoi un astronaute pèse-t-il moins sur la Lune ?
✔ Réponse : la Lune est moins massive que la Terre
L'attraction lunaire est environ six fois plus faible que celle de la Terre : un astronaute de 80 kg y pèse environ 130 N au lieu de 800 N, mais sa masse reste 80 kg.
8. Sans gravitation, la Lune …
✔ Réponse : partirait en ligne droite
Un corps lancé sans force continue tout droit à vitesse constante ; c'est l'attraction terrestre qui dévie constamment la Lune et courbe sa trajectoire en orbite.
9. La Station spatiale internationale reste en orbite car …
✔ Réponse : sa vitesse compense l'attraction
À environ 400 km d'altitude, la gravitation reste presque aussi forte qu'au sol ; la station, lancée à 28 000 km/h, « tombe » en permanence autour de la Terre sans jamais la toucher.
10. Les marées sont dues principalement à …
✔ Réponse : l'attraction de la Lune sur les océans
La Lune attire l'eau des océans, ce qui crée deux renflements ; le Soleil ajoute un effet plus faible, d'où les grandes marées quand les deux sont alignés.
11. L'intensité de la gravitation terrestre vaut environ …
✔ Réponse : 9,8 N/kg
Sur Terre, chaque kilogramme est attiré avec une force d'environ 9,8 N ; sur la Lune, cette intensité n'est que de 1,6 N/kg environ.
12. Pourquoi ne sent-on pas l'attraction entre deux personnes ?
✔ Réponse : leurs masses sont trop faibles
La gravitation existe entre tous les corps, mais elle n'est notable que si l'un d'eux a une masse énorme, comme une planète ; entre deux personnes elle est des milliards de fois plus faible que leur poids.
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