Point d'application : où la force est appliquée.
Direction : la droite le long de laquelle elle agit.
Sens : l'un des deux sens sur cette droite.
Norme : la valeur en newtons (N).
Contact : réaction d'un support, tension d'un fil.
À distance : Interaction gravitationnelle, magnétisme.
\(P\) : poids (\(N\))
\(m\) : masse (\(kg\))
\(g\) : intensité de pesanteur (\(\mathrm{N{\cdot}kg^{-1}}\))
\(F\) : force d'interaction gravitationnelle (\(N\))
\(G\) : constante de gravitation (\(\mathrm{N{\cdot}m^2{\cdot}kg^{-2}} \))
\(m_1, m_2\) : masses (\(kg\))
\(d\) : distance entre les centres de masse (\(m\))
Si A exerce une force \(\vec{F}_{A/B}\) sur B, alors B exerce une force \(\vec{F}_{B/A}\) sur A ayant :
Le livre est en équilibre. Active les forces pour les observer.
APPQ1. Quelle est la nature de l'action de la Terre sur le livre ? Et celle de la table sur le livre ? (Contact ou à distance ?)
APPQ2. Active le poids \(\vec{P}\). Complète ses 4 caractéristiques (\(m = 400\ \text{g}\)) :
REAQ3. Active la réaction \(\vec{R}\). Compare-la au poids : direction, sens, norme. Que remarques-tu ?
VALQ4. Le livre est immobile. Que vaut la somme des forces ? Justifie.
La balle de tennis (\(58\ \text{g}\)) est attachée à un fil fixé au plafond. Elle est en équilibre.
APPQ1. Combien de forces s'exercent sur la balle ? Les lister avec leur corps émetteur.
REAQ2. Calcule la valeur du poids de la balle (\(m = 58\ \text{g}\)). En déduire la valeur de la tension \(T\).
VALQ3. Compare cette situation au livre sur la table (sit. 1). Qu'ont-elles en commun ? Qu'est-ce qui diffère ?
La Terre et la Lune s'attirent mutuellement. Fais varier la distance pour observer l'évolution des forces.
APPQ1. Active \(\vec{F}_{T/L}\). Sur quel corps cette force s'exerce-t-elle ? Dans quel sens ? Quelle est la nature de cette interaction ?
REAQ2. Calcule la valeur de la force d'interaction gravitationnelle Terre–Lune pour \(d = d_0\). Vérifie avec l'animation.
APPQ3. Active \(\vec{F}_{L/T}\). Donne ses 4 caractéristiques. Que remarques-tu par rapport à \(\vec{F}_{T/L}\) ?
REAQ4. Fais varier la distance avec le curseur. Comment évolue la force quand la distance augmente ? Quand elle diminue ?
VALQ5. La Lune est 81× moins massive que la Terre. Pourtant les deux forces ont-elles la même norme ? Quel principe cela illustre-t-il ?
Sélectionne une planète et observe les forces d'interactions gravitationnelles Soleil ↔ Planète.
APPQ1. Sélectionne Mercure puis Jupiter. Que remarques-tu sur la taille des flèches ? Pourquoi ?
REAQ2. Pour la Terre, active les deux forces. Compare direction, sens et norme.
VALQ3. Pour Jupiter, la force est-elle plus grande que pour la Terre ? Donne deux raisons.
VALQ4. Les deux forces ont toujours même direction, même norme mais des sens opposés quelle que soit la planète. Quel principe cela confirme-t-il ?
Un objet posé à la surface d'un astre. Choisis l'astre et observe comment le poids varie.
APPQ1a. La force d'interaction gravitationnelle exercée par la Terre sur l'objet est-elle une action de contact ou une action à distance ? Justifie.
APPQ1b. Active \(\vec{F}_g\). Entre quels deux corps s'exerce cette force ? Dans quel sens est-elle dirigée ?
REAQ1c. Écris l'expression de la valeur de l'interaction gravitationnelle \(F_g\) entre la Terre (masse \(M\)) et un objet (masse \(m\)) posé à sa surface. Quelle grandeur faut-il utiliser comme distance \(d\) ?
REAQ1d. Lorsqu'un objet est posé à la surface d'une planète, la force l'interaction gravitationnelle est égale au poids : \(F_g = P\). En utilisant \(P = m \times g\), montre que \(g = \dfrac{G \times M}{d^2}\).
REAQ2a. Remplace les valeurs numériques dans l'expression \(g = \dfrac{G \times M}{d^2}\) et calcule le résultat. (Utilise les données du panneau.)
VALQ2b. Compare ta valeur calculée à la valeur usuelle \(g = 9{,}8\ \mathrm{N{\cdot}kg^{-1}}\). Que constates-tu ?
REAQ3. Sélectionne successivement la Terre et la Lune. Calcule le poids d'un élève de \(65\ \text{kg}\) sur chaque astre. Compare les deux résultats.
VALQ4. La masse d'un objet change-t-elle selon l'astre sur lequel il se trouve ? Et son poids ? Justifie.
Le patineur A pousse le patineur B. Observe les forces sur les deux patineurs simultanément.
APPQ1. Active \(\vec{F}_{A/B}\) puis \(\vec{F}_{B/A}\). Sont-elles de même direction ? De même sens ? De même norme ?
REAQ2. Fais varier l'intensité de la poussée. Que remarques-tu sur les deux flèches simultanément ?
VALQ3. L'adulte (\(60\ \text{kg}\)) pousse l'enfant (\(30\ \text{kg}\)). La force subie par l'enfant est-elle plus grande, égale ou plus petite que celle subie par l'adulte ? Justifie.
VALQ4. Après la poussée, que va-t-il se passer pour chacun des deux patineurs ? Dans quel sens vont-ils partir ? Penses-tu qu'ils se déplaceront de la même façon ? Justifie.
VALQ5. Énonce la 3ème loi de Newton en tes propres mots, à partir de ce que tu as observé dans les situations 3, 4 et 6.