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Niveau troisième
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gravitation

Posté par
lauraly
21-12-20 à 22:42

Bonsoir,
J'ai un DM à réaliser et j'ai beaucoup de mal
Je vous joins le graphique de mon DM
représentation du poids en fonction de la masse sur Terre et sur la Lune

1) Associe à chacune des deux courbes son titre exact : Evolution du poids sur la Lune en fonction de la masse et Evolution du poids sur la Terre en fonction de la masse.   (cf graphique)
--> Je dirai que la courbe bleu représente l'évolution du poids sur la lune en fonction de la masse et la courbe orange l'évolution du poids de la Terre en fonction de la masse.
est ce bon ?
2) Détermine à l'aide d'un raisonnement construit la valeur de « g » dans chacun des cas suivants :
                                           PLune = m × gLune PTerre= m × gTerre

--> Si un objet possède une masse m , alors son poids P peut être calculé grâce à la relation suivante P = m x g
g est la constante universelle de gravitation

Exercice 2 : Poids et altitude
Données :
Altitude du Mont blanc : 4 810 mètres   
Altitude au niveau de la mer : 0 mètre  
G = 6,67 × 10-11 N.m2.kg-2
mTerre=5,97×1024 kg        
mLune=7,35×1022 kg  
Rayon de la Terre : 6 378 km
Force de gravitation Fa/b = Fb/a = G × (ma ×mb)/D(ab)²   Avec  F a/b : force d'attraction gravitationnelle entre a et b ; ma et mb  : masses des objets a et b et D(ab) : distance entre a et b.
Calcule la force de gravitation entre qui s'exerce sur Adrien (65 kg) lorsqu'il est au niveau de la mer. On considérera que D(ab) = Altitude + distance au centre de la Terre.


Calcule la force de gravitation entre qui s'exerce sur Pierre (65 kg) lorsqu'il est au sommet du Mont Blanc.


Comment peut-on diminuer son poids sur la planète Terre ?

Utilise les données mises à ta disposition dans tous les exercices  pour vérifier qu'un objet de masse mobjet à la surface de la Lune vérifie la relation :  
G × (m(Lune) ×m(objet))/〖D(Lune-objet)〗^2   ≈ gLune× mobjet   (il s'agit donc de vérifier la relation par le calcul)
Pouvez vous m'aider sur cette partie du moins me donner des pistes je suis un peu larguée

Exercice 3 : Bilan
La masse est universelle tandis que le poids ne l'est pas. Le poids varieen fonction de l'altitude/bleu] lorsque l'on est sur Terre ou encore en fonction [bleu]de l'apesanteur  qui exerce une attraction gravitationnelle sur nous lorsque l'on est dans l'espace.

Mon bilan est il juste ? en bleu ce sont les mots que je dois trouver.
Merci par avance pour votre aide

gravitation

Posté par
gbm Webmaster
re : gravitation 21-12-20 à 22:55

Bonsoir,

J'ai du mal à m'y retrouver dans ta recopie de l'énoncé : pourquoi appeler "exercice" des parties qui semblent liées les unes aux autres ?

Partie 1 :

1. Non, si tu as lu la BD de Tintin "On a marché sur la lune", tu sais que le poids sur la Lune est moins élevé que sur la Terre

2. Si tu regardes les deux courbes (bleu et orange), le poids d'un solide sur Terre ou sur la Lune est une droite passant par l'origine, donc le poids et la masse sont liées par un coefficient de proportionnalité :

PTerre = k x masse et PLune = k' x masse

Or on sait que P = m x g

donc k = gTerre et k' = gLune

Je te laisse donc déterminer leurs valeurs à partir des deux courbes.

Posté par
lauraly
re : gravitation 21-12-20 à 23:04

Bonsoir gbm

désolée si mon dm semble confus mais il est posé comme cela sur le polycopié de mon prof.

Posté par
gbm Webmaster
re : gravitation 22-12-20 à 08:17

Je ne scinderai pas ton sujet même si en principe il faut appliquer la règle 1 sujet = 1 exercice : [***A LIRE AVANT D'AGIR***] Règles du forum

Je t'ai donné des indications pour la première partie, arrives-tu à déterminer gTerre et gLune à partir des deux graphiques ?

Posté par
lauraly
re : gravitation 22-12-20 à 10:36

Non Gbm je n'ai pas tout compris😔
Enfin je suppose que
la courbe bleu représente l'évolution du poids de la terreen fonction de la masse et la orange l'évolution de la lune  en fonction de la masse et
est ce bon ?

Posté par
gbm Webmaster
re : gravitation 22-12-20 à 12:35

As-tu eu un cours sur les droites en maths ? Sais-tu quelle équation régit une droite passant par l'origine ? Qu'est-ce que le coefficient de proportionnalité ?

Posté par
lauraly
re : gravitation 22-12-20 à 13:29

P = mg
g est le coefficient de la droite représentant P en fonction de m.
donc g = P/m
son unité est bien le N/kg

Posté par
gbm Webmaster
re : gravitation 22-12-20 à 14:57

Oui, et comme on te fournit les deux graphiques, tu as vu en maths comment calculer le coefficient directeur de chaque droite ?

Posté par
lauraly
re : gravitation 22-12-20 à 15:27

Malheureusement je n'ai pas vu tout ça en maths pour le moment c'est pour cela que je suis vraiment perdue. J'ai trouvé le coefficient en me documentant sur internet.

Posté par
gbm Webmaster
re : gravitation 22-12-20 à 15:35

On va faire simple : comme le poids et la masse sont proportionnels, il te suffit de considérer un point sur chaque courbe :
- tu en déduis l'ordonnée (= valeur du poids) et l'abscisse (= valeur de la masse) ;
- comme P = k * m = g * m, alors k = g = coefficient de proportionnalité = P/m

Ce qui donne ?

Posté par
lauraly
re : gravitation 22-12-20 à 15:42

Evolution du poids sur la Terre en fonction de la masse en bleu
Evolution du poids sur la Lune en fonction de la masse en orange

Posté par
gbm Webmaster
re : gravitation 22-12-20 à 16:02

Oui c'est bien cela car plus la pente de la droite est importante, plus cela traduit un coefficient directeur grand, donc une intensité de la pesanteur grande.

Ce qui est cohérent puisque le poids d'un solide est plus élevé sur Terre que sur la Lune.

Mais cela ne répond par à la partie de cette question :

Citation :
Détermine à l'aide d'un raisonnement construit la valeur de « g » dans chacun des cas suivants


Pour cela il faut finir ce qu'on a commencé en déterminant les valeur de "g".

Posté par
lauraly
re : gravitation 22-12-20 à 21:52

Le poids et la masse sont deux grandeurs proportionnelles entre elles:
P = m × g

où P est le poids exprimé en newton (N).
m est la masse exprimée en kilogramme (kg).
g est l'intensité de la pesanteur exprimée en Newton par kilogramme  (N/kg).

Posté par
gbm Webmaster
re : gravitation 23-12-20 à 06:44

On tourne en rond là, on l'a déjà écrit plusieurs fois ça ...

Pour calculer sa valeur, il faut prendre un point sur chaque courbe, par exemple celui du milieu (point n°2) :

gravitation

Courbe bleu :
- abscisse point 2 (= masse) = ?
- ordonnée point 2 (= poids) = ?

donc gTerre = poids/masse = ? N/kg

Courbe orange :
- abscisse point 2 (= masse) = ?
- ordonnée point 2 (= poids) = ?

donc gLune = poids/masse = ? N/kg

Posté par
lauraly
re : gravitation 23-12-20 à 11:46

Courbe bleu :
- abscisse point 2 (= masse) = 450
- ordonnée point 2 (= poids) = 4500
donc gTerre = poids/masse = 4500/450 = 10 N/kg

Courbe orange :
- abscisse point 2 (= masse) = 450
- ordonnée point 2 (= poids) = 1000

donc gLune = poids/masse = 1000/450 =2.2 N/kg

Posté par
lauraly
re : gravitation 23-12-20 à 11:48

Est ce que j'ai juste ?
Gbm pouvez vous me dire si mon bilan est bon ? le texte à trous complétés ?

Posté par
gbm Webmaster
re : gravitation 24-12-20 à 10:41

Bonjour lauraly,

Tes résultats sont du bon ordre de grandeur mais il faut utiliser une règle pour avoir un résultat :

gTerre = 9,8 N/kg

gLune = 1,6 N/kg

On a donc fini la partie 1.

La suite ?

Posté par
lauraly
re : gravitation 29-12-20 à 16:38

Gbm voici la suite

1) F a/b = F b/a = G x ma xmb / D (ab)²
= 6.67 x 10 (puissance -11) x 65 x 5.97 x 10(puissance 24) / (6.4 x10 puissance 6)²
environ égal à 632 N
La force de gravitation qui s'exerce sur Adrien est d'environ 632 N

2)1) F a/b = F b/a = G x ma xmb / D (ab)²
= 6.67 x 10 (puissance -11) x 65 x 5.97 x 10(puissance 24) / (6.4 x10 puissance 6+4810)²
environ égal à 631 N

3) On peut diminuer son poids sur la planète Terre en étant plus en altitude.

4=G x m (Lune) x m (objet) / D (Lune - objet)²= glune x m objet
6.67 x 10(puissance -11) x 7.35x10 (puissance 22) x 0.007/ (1.737x10 (puissance6)-0.007)²
environ égal 0.0112 N/kg
6.67 x 10 (puissance -11 )x 1.6 = 0.0112  N/kg
Avec les deux calculs on obtient les mêmes résultats par conséquent la relation est bonne.

Posté par
gbm Webmaster
re : gravitation 29-12-20 à 17:12

Bonjour lauraly,

1. TB !

2. Oui !

3. Oui!

4. Si j'ai bien compris, tu as repris la valeur de l'intensité de la pesanteur sur la Lune grâce à la partie 1 ?

Si c'est le cas c'est correct mais tu as fait une erreur d'unité ! Une force ne s'exprime jamais en N/kg !

Posté par
lauraly
re : gravitation 29-12-20 à 17:14

Gbm pour la 4 j'ai repris la valeur du 1)

Pardon c'est 0.0112 N

Posté par
gbm Webmaster
re : gravitation 29-12-20 à 17:22

C'est correct ! Ce faisant tu as commis des étourderies :

Citation :

4) G x m (Lune) x m (objet) / D (Lune - objet)²= gLune x m(objet)

Précise la masse de l'objet que tu vas considérer pour l'application numérique sur les deux termes de la formule : m(objet) = 0,007 kg si je me fie à ton calcul pour le terme de gauche :

6.67 x 10(puissance -11) x 7.35x10 (puissance 22) x 0.007/ (1.737x10 (puissance6)-0.007

Pourquoi retrouve-t-on la masse dans la distance entre le centre de la Lune et le centre d'inertie de l'objet ?

environ égal 0.0112 N/kg => calcul à vérifier par rapport à ma remarque ci-dessus

6.67 x 10 (puissance -11 )x 1.6 = 0.0112 N/kg => ne pas confondre la masse de l'objet considérée dans le calcul et la constante gravitationnelle !

Avec les deux calculs on obtient les mêmes résultats par conséquent la relation est bonne.

Dernière remarque : éviter de mettre des points, c'est plus pour le système anglo-saxon : 0,0112 N

Posté par
lauraly
re : gravitation 29-12-20 à 17:41

Gbm à quoi correspondent les données en rouge
les modifications que je dois apporter

Posté par
gbm Webmaster
re : gravitation 29-12-20 à 17:43

En rouge = incohérence à corriger.

Tu ne peux pas trouver un résultat identique pour chaque terme de la formule avec cela

Posté par
gbm Webmaster
re : gravitation 29-12-20 à 18:04

Pour compléter mon propos, si tu souhaites vérifier la relation

G x m (Lune) x m (objet) / D (Lune - objet)²= gLune x m(objet)

Il faut déjà considérer la même masse pour l'objet de part et d'autre : m(objet) = ... kg

Ensuite, il faut considérer que tu es sur la surface de la Lune, donc D(Lune - objet) = Rayon de la Lune = ... km = ... m.

Enfin, il ne faut pas confondre G et m(objet), ce que tu fais dans le calcul du terme de droite.

De cette façon, tu écriras quelque chose de correct, sans oublier l'unité d'une force qui est le N.

Posté par
lauraly
re : gravitation 29-12-20 à 19:45

Gbm voici,
gLune x m objet = 1,6 x 0,007 = 0,0112 N
pour l'autre calcul
il faut juste que je prenne le rayon de la Lune uniquement ce qui donne
6,67 x 10 (puissance -11)x7,35 x 10 (puissance 22) x 0,007/ ((1,737 x 10 (puissance6))² = environ 0.0113 N
Avec les deux calculs on obtient presque le même résultat mais comment expliquer cette petite différence

Posté par
gbm Webmaster
re : gravitation 29-12-20 à 20:02

C'est beaucoup mieux !

Cette petite différence s'explique par les arrondis qui sont fait pour les valeurs introduites.

Par exemple, pour la détermination de l'intensité de la pesanteur sur la Lune pour la partie 1, on doit plus trouver une valeur autour de 1,62 N/kg.

Mais il en est de même pour les autres valeurs numériques fournies. C'est la raison pour laquelle tu verras au lycée combien il est important d'introduire un nombre de chiffres significatifs.

Voici une fiche si ça t'intéresse : Les chiffres significatifs

Posté par
lauraly
re : gravitation 29-12-20 à 20:46

Merci Gbm 🤗
J'ai juste une question
G x m (Lune) x m (objet) / D (Lune - objet)²= gLune x m(objet)
Pour cette formule je dois préciser que comme je me situe à la surface de la lune je n'ai pas besoin de déduire la masse objet ?
Merci pour la fiche

Posté par
gbm Webmaster
re : gravitation 30-12-20 à 09:31

Bonjour lauraly,

Non, il suffit de choisir une valeur pour la masse, comme on l'a fait et de préciser qu'on se place sur la surface lunaire.

Posté par
lauraly
re : gravitation 30-12-20 à 09:37

6,67 x 10 (puissance -11)x7,35 x 10 (puissance 22) x 0,007/ ((1,737 x 10 (puissance6)-0,007

donc il faut bien que j'ajoute 0,007 non

Posté par
gbm Webmaster
re : gravitation 30-12-20 à 09:45

Encore une fois, tu ne peux pas soustraire une masse à une distance, ça n'a aucun sens physique, c'est chercher à mélanger les choux et les carottes :

F = G x m (Lune) x m (objet) / D (Lune - objet)²

* G constante universelle de gravitation
* m(Lune) masse de la Lune en kg
* m(objet) masse de l'objet en kg = 0,007 kg d'après ton choix
* D (Lune - objet) = distance entre le centre de la Lune et celui de l'objet = rayon de la Lune puisqu'on se place sur sa surface (fais un schéma si besoin) en m

Posté par
lauraly
re : gravitation 30-12-20 à 09:46

Ah ok c'est plus clair merci merci

Posté par
gbm Webmaster
re : gravitation 30-12-20 à 17:42

Ouf, sauvé !

Je t'en prie ! Bonne soirée !



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