Interaction gravitationnelle / poids

Les forces, modélisation des interactions - Physique-Chimie 2de

Exercice 1 : Représenter un vecteur force (Poids)

On s'intéresse à un athlète adepte du lancer de poids. On modélise le poids par un cercle de centre \(C\) de rayon \(1 cm\) et de masse \(3 kg\).

Dessiner le vecteur poids du poids.
On arrondira à 10N près et on prendra 1 carreau pour 10N.

Exercice 2 : Calculer l'intensité de la force d'interaction gravitationnelle entre la Terre et la Lune, données (distance, masses)

La Lune n'est pas à une distante constante de la Terre. Cette distance varie entre \( 356000 km \) et \( 406000 km \). On observe une distance Terre-Lune \( d = 3,781 \times 10^{5} km \).

Calculer l'intensité \( F \) de l'attraction gravitationnelle entre la Terre et la Lune pour la distance observée.

On donne :
  • Masse de la Terre : \( M_T = 5,972 \times 10^{24} kg \).
  • Masse de la Lune : \(M_L = 7,348 \times 10^{22} kg \).
  • Constante de la gravitation : \( G = 6,674 \times 10^{-11} \times kg^{-1} m^{3}\mathord{\cdot}s^{-2} \).
On donnera le résultat avec 4 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.

Exercice 3 : Calculer l'interaction gravitationnelle d'un satellite sur le sol et en orbite et savoir pourquoi il ne tombe pas

On considère un satellite artificiel de masse \(m = 245 kg\) qu'on assimile à une sphère de \( 85 cm \) de rayon.

Données :
- Constante de gravitation universelle \( G = 6,67 \times 10^{-11} \times kg^{-1} m^{3}\mathord{\cdot}s^{-2} \)
- Masse de la Terre \( M = 5,97 \times 10^{24} kg \)
- Rayon de la Terre \( R = 6,37 \times 10^{6} m \)

Donner la valeur de l'intensité de l'interaction gravitationnelle Terre-satellite quand ce dernier est posé sur le sol terrestre.
On donnera la réponse avec 3 chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.

Le satellite est maintenant en orbite à l'altitude \( h = 37500 km \).

Quelle est la valeur de l'intensité de l'interaction gravitationnelle entre la Terre et le satellite ?
On donnera la réponse avec 3 chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
Pourquoi le satellite ne retombe-t-il pas sur Terre ?

Exercice 4 : Question de cours - Représenter le vecteur force modélisant l'interaction gravitationnelle

Tracer, dans le schéma ci-dessous, le vecteur \( \overrightarrow{F_{L/T}} \) représentant la force modélisant l'interaction gravitationnelle exercée par la Lune sur la Terre.

Exercice 5 : Calculer la masse d'un objet à partir de son poids, données (poids, g, rayon et masse de la Terre)

Mohamed mesure le poids d'un objet à l'aide d'un dynamomètre. Il obtient la mesure \( p = 1,399 \times 10^{0} N \).

Donner l'expression du poids \( p \) de l'objet au niveau de la mer.

On donne :
  • Intensité de pesanteur à la surface de la Terre notée \( g \).
  • Masse de l'objet notée \( m \).
Donner l'expression de l'intensité de la force d'attraction gravitationnelle \( F \) exercée par la Terre sur cet objet à la même altitude.

On donne :
  • Constante gravitationnelle : \( G = 6,674 \times 10^{-11} \times kg^{-1} m^{3}\mathord{\cdot}s^{-2} \).
  • Rayon de la Terre : \( R = 6,371 \times 10^{6} m \).
  • Masse de la Terre : \( M = 5,972 \times 10^{24} kg \).
Quelle est la masse de cet objet ?

On donnera le résultat avec 4 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
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