Comprendre la gravitation : système, forces et mouvement.
Relier attraction gravitationnelle, masses et distance, et expliquer qualitativement poids, chute et orbite ; la fiche associe une réponse directe, un cas analysé, 7 activités corrigées et 2 repères de progression.
Comprendre la gravitation : ce qu’il faut retenir.
Relier attraction gravitationnelle, masses et distance, et expliquer qualitativement poids, chute et orbite. La règle, l’exemple et l’erreur fréquente ci-dessous permettent de décider avant de calculer ou de rédiger.
Relier attraction gravitationnelle, masses et distance, et expliquer qualitativement poids, chute et orbite.
Deux masses s’attirent ; l’attraction augmente avec les masses et diminue avec le carré de leur distance.
La Lune reste en orbite parce que l’attraction terrestre courbe continuellement sa trajectoire.
Croire qu’un astronaute en orbite ne subit plus la gravitation.
- 01GRANDEURComprendre
- 02RELATIONgravitation
- 03UNITÉcontrôle
Le schéma sert de contrôle : partez de « Comprendre », appliquez « gravitation », puis vérifiez avec « contrôle ».
L’attraction diminue lorsque la distance augmente, toutes choses égales par ailleurs.
Une réponse que l’on peut vérifier.
Pour étudier « La Lune reste en orbite parce que la gravitation courbe continuellement sa trajectoire. », il faut choisir le système et le référentiel, décrire le mouvement ou les interactions, puis relier « gravitation » aux grandeurs réellement connues. Une trajectoire dessinée sans échelle ni durée ne suffit pas à conclure.
Ce que l’on peut conclure — et pas davantage.
Repos et mouvement dépendent du référentiel ; masse, poids, vitesse, accélération et force désignent des grandeurs différentes. Un modèle ponctuel ou une interaction simplifiée ne décrit que les aspects utiles à la question.
Identifier l’interaction gravitationnelle, prévoir son sens et relier sa variation aux masses et à la distance.
Pour « Comprendre la gravitation », la méthode relie l’indice de départ, la règle utilisée, la réponse et un contrôle distinct.
- 01
Définir le système
Dans le premier cas, la force est dirigée vers la Terre ; elle modifie la direction du mouvement ; cet indice délimite le système et les grandeurs réellement utiles.
- 02
Choisir le modèle
Le cas suivant mène à « La masse ne change pas ; le poids est plus faible sur la Lune » parce que l’intensité de la pesanteur lunaire est plus faible que celle de la Terre ; le modèle respecte alors la règle « Deux masses s’attirent ; l’attraction augmente avec les masses et diminue avec le carré de leur distance ».
- 03
Confronter calcul et mesure
Le troisième résultat est « Elle diminue » ; il peut être confronté aux données puisque éloigner les deux objets réduit l’intensité de leur interaction gravitationnelle.
- 04
Tester la limite
La démarche « Croire qu’un astronaute en orbite ne subit plus la gravitation » doit être rejetée si elle contredit les unités, les observations ou la règle « Deux masses s’attirent ; l’attraction augmente avec les masses et diminue avec le carré de leur distance ».
« Comprendre la gravitation » : relier le système, le modèle et la mesure.
L’objectif est « Relier attraction gravitationnelle, masses et distance, et expliquer qualitativement poids, chute et orbite » : les trois situations ci-dessous montrent quelle donnée déclenche la décision, ce qui change d’un cas à l’autre et comment contrôler la conclusion.
La règle sur un cas simple
À la question « Pourquoi la Lune ne s’éloigne-t-elle pas en ligne droite de la Terre ? », la réponse est « L’attraction gravitationnelle exercée par la Terre dévie continuellement la trajectoire de la Lune et la maintient en orbite » : La force est dirigée vers la Terre ; elle modifie la direction du mouvement.
Le cas qui change la décision
Dans « La masse d’un objet change-t-elle sur la Lune ? Et son poids ? », on obtient « La masse ne change pas ; le poids est plus faible sur la Lune » : L’intensité de la pesanteur lunaire est plus faible que celle de la Terre.
La limite qui révèle la maîtrise
Le cas « À masses inchangées, que devient l’attraction gravitationnelle quand la distance augmente ? » conduit à « Elle diminue » : Éloigner les deux objets réduit l’intensité de leur interaction gravitationnelle. Il permet aussi d’écarter l’erreur « Croire qu’un astronaute en orbite ne subit plus la gravitation ».
Cas corrigé sur « Comprendre la gravitation » : question, réponse et contrôle.
Pour « Comprendre la gravitation », ce cas reprend mot pour mot la première activité : ses données, sa réponse et sa preuve restent dans le même bloc vérifiable.
Comprendre la demande
Pourquoi la Lune ne s’éloigne-t-elle pas en ligne droite de la Terre ?
Résoudre sans saut logique
L’attraction gravitationnelle exercée par la Terre dévie continuellement la trajectoire de la Lune et la maintient en orbite.
Contrôler la conclusion
La force est dirigée vers la Terre ; elle modifie la direction du mouvement. La vérification conserve donc le même énoncé — « Pourquoi la Lune ne s’éloigne-t-elle pas en ligne droite de la Terre ? » — jusqu’à la réponse « L’attraction gravitationnelle exercée par la Terre dévie continuellement la trajectoire de la Lune et la maintient en orbite ».
Un cas voisin sur « Comprendre la gravitation ».
Ce cas applique « Comprendre la gravitation » dans une situation différente : produisez la réponse, justifiez-la, puis utilisez le contrôle indépendant.
À FAIRE SANS MODÈLEDeux objets de mêmes masses sont d'abord distants de d, puis de 2d. Sans calculer une valeur, comparez l'intensité de leur attraction gravitationnelle.
Indice : À partir de « objets », « mêmes », « masses » et « d'abord », séparez l’observation du modèle utilisé, nommez la grandeur ou le phénomène, puis cherchez un contrôle indépendant.
Afficher le corrigé
La force gravitationnelle est inversement proportionnelle au carré de la distance. Doubler la distance multiplie donc le dénominateur par 2² = 4.
CONTRÔLE INDÉPENDANTRevenir de 2d à d doit multiplier la force par quatre ; les masses n'ayant pas changé, aucun autre facteur n'intervient.
6 activités guidées sur « Comprendre la gravitation », après le cas autonome.
Dans « Comprendre la gravitation », les 6 activités ci-dessous passent de l’application à la justification, puis au transfert, afin de vérifier l’objectif « Relier attraction gravitationnelle, masses et distance, et expliquer qualitativement poids, chute et orbite » ; chaque carte annonce séparément la tâche et le mode de correction. Avec le cas autonome consacré à « Comprendre la gravitation », la fiche totalise 7 activités corrigées.
Composition de la fiche « Comprendre la gravitation » : 6 cas à résoudre et 1 modélisation. Pour « Comprendre la gravitation », cette composition distingue la tâche demandée du mode de correction.
01CAS À RÉSOUDRE · EXPLIQUER · NIVEAU 1CORRIGÉ MODÈLEPourquoi la Lune ne s’éloigne-t-elle pas en ligne droite de la Terre ?
Indice : À partir de « lune », « s’éloigne-t-elle », « pas » et « ligne », séparez l’observation du modèle utilisé, nommez la grandeur ou le phénomène, puis cherchez un contrôle indépendant.
Indice : pour le cas 1 de « Comprendre la gravitation », définissez le système, les données et les unités avant de choisir une relation.
La force est dirigée vers la Terre ; elle modifie la direction du mouvement.
Continuer avec l’activité suivante →02CAS À RÉSOUDRE · DISTINGUER · NIVEAU 1CORRIGÉ MODÈLELa masse d’un objet change-t-elle sur la Lune ? Et son poids ?
Indice : À partir de « masse », « objet », « change-t-elle » et « lune », isolez le système étudié et décrivez chaque action par direction, sens et valeur avant de les combiner.
Indice : pour le cas 2 de « Comprendre la gravitation », vérifiez les conditions du modèle avant de calculer ou de prévoir un effet.
L’intensité de la pesanteur lunaire est plus faible que celle de la Terre.
Continuer avec l’activité suivante →03CAS À RÉSOUDRE · PRÉVOIR · NIVEAU 2RÉPONSE UNIQUEÀ masses inchangées, que devient l’attraction gravitationnelle quand la distance augmente ?
Indice : À partir de « masses », « inchangées », « devient » et « l’attraction », séparez l’observation du modèle utilisé, nommez la grandeur ou le phénomène, puis cherchez un contrôle indépendant.
Indice : pour le cas 3 de « Comprendre la gravitation », confrontez le résultat à une unité, un ordre de grandeur, une mesure ou une observation.
Éloigner les deux objets réduit l’intensité de leur interaction gravitationnelle.
Continuer avec l’activité suivante →04CAS À RÉSOUDRE · CALCULER · NIVEAU 2CORRIGÉ MODÈLEAvec g ≈ 10 N/kg sur Terre, estimez le poids d’une personne de masse 60 kg.
Indice : Utilisez P = m × g.
Le poids est une force exprimée en newtons, tandis que la masse s’exprime en kilogrammes.
Continuer avec l’activité suivante →05CAS À RÉSOUDRE · CORRIGER · NIVEAU 2CORRIGÉ MODÈLEUn élève applique cette démarche : « En orbite, la gravité est nulle ». Corrigez cette phrase.
Indice : Expliquez la sensation d’impesanteur par le mouvement commun.
L’impesanteur apparente vient de l’absence de support, non de l’absence d’attraction.
Continuer avec l’activité suivante →06MODÉLISATION · APPROFONDIR · NIVEAU 3CORRIGÉ MODÈLESi la distance entre deux masses est doublée, par quel facteur la force gravitationnelle est-elle divisée ?
Indice : La force varie comme 1/d².
Cette conclusion suppose que les deux masses restent inchangées.
Faire le point sur la progression →Croire qu’un astronaute en orbite ne subit plus la gravitation.
Définir les deux objets en interaction, leurs masses, leur distance et le mouvement observé. Pour corriger l’erreur, appliquez ce test : Une orbite n’est pas une absence de gravité : l’objet est en chute permanente tout en avançant tangentiellement.
« Comprendre la gravitation » : des exigences adaptées à chaque niveau.
Les repères ci-dessous montrent comment « Comprendre la gravitation » passe de la reconnaissance à l’application, à la justification puis au transfert selon le niveau.
4e
Dans « Comprendre la gravitation », modéliser le système, calculer ou prévoir un effet et contrôler la cohérence des unités et de l’ordre de grandeur.
Voir le parcours 4e →3e
Dans « Comprendre la gravitation », combiner relations, mesures et modèle, expliciter les hypothèses et discuter la limite de la conclusion.
Voir le parcours 3e →