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Force et pts neutre entre la Terre et la Lune

Posté par
nautiic
26-12-11 à 11:56

Bonjour ( et bonne fête de fin d'année à tous ! )

J'ai un exercice à faire pendant les vacances et j'aurai besoin de votre aide...
Voici l'énoncer:
Dans l'un de ses romans, Jules vernes évoque l'existence d'un point neutre N.
Il se trouve entre deux astres où, en ce point les forces d'interaction
gravitationnelles "FT:force de la Terre" et "FL:force de la Lune" exercées sur
un objet de masse m par la Terre et par la Lune se compensent. La distance entre
le centre de la Terre et de la Lune est notée dTL et celle entre la Terre et l'objet est notée d.

Données:
G= 6,67.10-11 N.m².kg-2
MT= 5,98.10-24 kg
ML= 7,33.1022 kg
dTL= 3,84.108 m


1) Quel est la nature des forces de la Terre et de la Lune, justifier ?

__ FT/L = FL/T soit g* mT.mL/d²LT

2) Pourquoi n'est il pas convenable de considerer l'interraction electromagnétiques forte et faible ?

3) Exprimer la force de la Terre FT en fonction des paramètres de la situation ? et pour FL ?

4) Que signifie que les forces se compensent au point N ?

5) En déduire que N est situé aux 9 dixième de la distance Terre-Lune, en calculant le rapport.

6) Dans le roman, Jules vernes situe N à environ 350000kms du centre de la Terre, verifier cette affirmation ?

7) Cette distance serait'elle differente si la masse de l'objet variait ?



Pouvez vous m'aidez s'il vous plait

Posté par
bibe
re : Force et pts neutre entre la Terre et la Lune 26-12-11 à 14:31

Bonjour,

1) Tu as donné l'expression de la force qui est juste mais on te demande la nature de la force, c'est à dire si la force est à distance ou si c'est une force de contact, attractive ou répulsive (ou les deux)?

2) Si tu venais à calculer la force électromagnétique entre le Terre et la Lune et que tu venais à faire le rapport entre la force de gravitation et la force électromagnétique tu trouverais que la force électromagnétique est négligeable devant celle de gravitation, simplement par le fait des masses importantes mises en jeu, les faibles charges électriques et une distance assez importante.

3) C'est ce que tu as fait dans la 1ère question, mais il ne faut pas oublier qu'une force est représentée par un vecteur, elle a un module, un sens, une direction et un point d'application, la relation que tu as marqué en haut est juste si on ne s'intéresse qu'au module des forces, or lorsque l'on s'intéresse aux vecteurs on se rend compte qu'elle sont de signes opposés (ce qui est logique, chacun des astres attire l'autre de la même façon).

4) Je te laisse chercher un peu.

5) Pareil, essaies d'écrire de façon mathématique ce que veut dire

Citation :
se trouve entre deux astres où, en ce point les forces d'interaction
gravitationnelles "FT:force de la Terre" et "FL:force de la Lune" exercées sur
un objet de masse m par la Terre et par la Lune se compensent.
.

6) Tu as toutes les données pour le faire tout seul.

7) De quoi dépend cette distance? Si la distance dépend de la masse la distance serait-elle différente?

Posté par
nautiic
re : Force et pts neutre entre la Terre et la Lune 28-12-11 à 12:57

Bonjour, et merci d'avoir répondu

1) D'après ce que vous me dite, j'en conclu donc qu'il faut que je dise que:
FT et FL sont des forces gravitationnelles et electromagnétiques à la fois.
Ils s'attirent tous deux, se sont donc des forces attractives à distance.

2) d'accord, je comprend mieux...

3) FT/L = FL/T soit g* mT*mL/d²LT
6,67*10-11*(5,98*1024 * 7,33*1022)/(3,84*108
Est ce bien ça ?

4) Les astres ont chaqun une force de gravitation, les deux forces ont la meme intensité, la meme
direction mais un sens contraire. N est, je suppose, le centre du segment joingnant les deux planetes par leur centre.

5) MT / ML = ( d/D-d)²

6) et 7) je continue de chercher...

Merci.

Posté par
bibe
re : Force et pts neutre entre la Terre et la Lune 28-12-11 à 14:34

1) Les forces dont on parle dans la première question sont simplement les forces d'attractions, enfin c'est ce que je pense, après tu es libre de mettre ce que tu veux si tu penses que c'est mieux de préciser ensuite que les autres forces électromagnétiques fortes et faibles sont négligeables. L'important c'est de dire ce que tu as écrit : ce sont des forces attractives à distance.

3) Je suis désolé, je viens de relire l'énoncé et je n'avais pas fait attention que les forces d'attraction de la Terre et de la Lune s'appliquent sur un point M située entre les deux.

Dans ce cas, on va supposer que le point M est situé à une distance d de la Terre, la force de la Terre sur l'objet M s'écrit:

\vec{F_{T/M}}=- G\times \frac{M_T\times m}{d^2}.\vec{ex}  

\vec{ex} est simplement un vecteur unitaire situé sur la droite Terre-Lune (en supposant que l'objet soit situé sur cette droite), dirigé vers l'objet.

Si on regarde cette expression, c'est une force s'appliquant au point M dirigée vers la Terre avec un module qui est proportionnel à G, MT et m et inversement proportionnel à d² qui est la distance séparant la Terre de l'objet.

Jusque là je pense que tout va bien, non ?

On fait de même avec la force d'attraction de la Lune sur l'objet:

\vec{F_{L/M}}= G\times \frac{M_L\times m}{(dTL-d)^2}.\vec{ex}  

Ici la distance est (dTL-d) car la distance Terre-Lune vaut dTL et la distance entre l'objet et la Terre vaut d, ce qui donne bien (dTL-d). On remarque également que le signe - n'apparaît plus dans cette formule car la force s'applique toujours au point M et est dirigée vers la Lune, or le vecteur unitaire que l'on a utilisé avant pointe vers la Lune donc le signe est positif.

( En général quand on travaille en physique, si on étudie des forces attractives, on s'arrange (en choisissant un vecteur unitaire) pour avoir un signe - qui apparaît dans l'expression pour bien montrer le caractère attractive et réciproquement on cherche à avoir un signe + pour un caractère répulsif).

4) On dit que les forces se compensent au point N quand la somme des forces exercées sur l'objet en ce point est nulle. C'est le principe fondamental de la statique, \sum \vec{F_{ext}}=\vec{0}, ce qui veut dire que soit il n'y a aucune force exercée sur l'objet par l'extérieur soit elles se compensent donc l'objet reste immobile.

5) Ici, si on écrit le PFS (principe fondamental de la statique), on a:

\sum \vec{F_{ext}}=0
\vec{F_{T/M}}+\vec{F_{L/M}}=\vec{0}

On se place suivant l'axe \vec{ex}, ce qui nous permet de se débarrasser des vecteurs:

- G\times \frac{M_T\times m}{d^2} +  G\times \frac{M_L\times m}{(dTL-d)^2}=0

On peut simplifier par G\times m car G et m sont des facteurs communs aux deux termes et sont non-nuls:

-\frac{M_T}{d^2} + \frac{M_L}{(dTL-d)^2}=0

On met tout au même dénominateur:

-\frac{M_T\times (dTL-d)^2}{(d^2)(dTL-d)^2} + \frac{M_L\times (d^2)}{(d^2)(dTL-d)^2}=0

Bon je te passe tous les détails parce que ça va finir par faire long, tu simplifies par d²(DTL-d)². Tu obtiens une équation du second degré que tu résous de la manière que tu veux (discriminant, matrice, calculatrice,...) et tu trouves logiquement 2 solutions car c'est une équation du second degré. Tu calcules le rapport de la distance d trouvée et de la distance dTL et tu gardes la valeur de d qui donne un rapport de 0,9 soit 9/10.

6) Cette question est assez simple si tu as bien lu la question d'avant.

7) Celle-ci avec ce que je t'ai écrit dans la question 5 (qui est la même chose que tu as écrit sauf qu'il faut continuer le calcul...) tu peux trouver tout seul la réponse.

Posté par
nautiic
re : Force et pts neutre entre la Terre et la Lune 04-01-12 à 22:15

Merci pour votre aide, mais je ne comprend pas tout... ?
Qu'est ce que "ext" ?
Si je dois faire (dTL-d)² ça reviens à faire 3.84*108 mais je n'ai pas la distance ?
Comment faire pour l'obtenir svp ?

Merci.

Posté par
endomorphe
UP 07-01-12 à 15:32

J'ai le même DM et je ne comprends pas comment on parvient à trouver le rapport 0,9 .
Si quelqu'un pouvait développer l'équation étape par étape, car je ne vois pas comment la résoudre et arriver à ce rapport, ça serait très sympa.
Merci d'avance.

Posté par
cocia1
Force et point neutre entre la terre et la lune 11-09-14 à 00:01

Bonjour , moi aussi j'ai également le même DM. Ma question c'est que signifient que les forces se compensent au point N ,? En déduire une expression de rapport dtl/d. J'ai compris la première partie de la question Ft/m+Fl/m=0 mais pas la deuxième . Je ne comprend pas comment trouver le rapport.
Merci d'avance pour votre aide .



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