Physique · Seconde · 4 leçons

Fiche de révision : Mouvement et interactions

L’essentiel de chaque leçon du chapitre, tel qu’il est écrit dans le cours : à relire, à imprimer, puis à vérifier par l’entraînement.

Les notions de cette fiche

Interaction gravitationnelle — Loi de Newton F = G m_A m_B / d², caractère attractif, lien avec le poids, g = G M_T / R_T².
Interaction électrostatique, loi de Coulomb — Charge électrique (coulomb, charge élémentaire e), attraction/répulsion, F = k |q_A q_B| / d², comparaison avec la gravitation.
Principe d'inertie — Première loi de Newton : un système isolé ou pseudo-isolé est immobile ou en mouvement rectiligne uniforme ; contraposée ; référentiel galiléen.
Référentiel, trajectoire, vecteur position — Relativité du mouvement, référentiel, trajectoire, système, vecteur position et vecteur vitesse moyenne entre deux positions, mouvements rectiligne/circulaire, uniforme/varié.

À maîtriser avant de commencer

Ces notions sont utilisées ici. Relisez-les si l’une d’elles vous échappe.

Poids et masse — Distinction masse (kg, invariable) et poids (N, dépend du lieu) ; P = m g ; intensité de la pesanteur g ≈ 9,8 N/kg sur Terre.
Forces et interactions — Action mécanique, modélisation par une force (point d'application, direction, sens, valeur en newton), diagramme objets-interactions, forces de contact et à distance.
Structure de l'atome — Noyau (protons, neutrons) et électrons, neutralité électrique, ordre de grandeur des dimensions, symbole des éléments, molécules et formules.
Vitesse moyenne — v = d / Δt, unités m/s et km/h et leur conversion, distinction vitesse moyenne / vitesse instantanée, mouvement uniforme.
Vecteurs du plan — Translation, égalité de vecteurs, somme (relation de Chasles), produit par un réel, coordonnées, colinéarité et déterminant.

Le début de la fiche

Extrait de la leçon « L'interaction gravitationnelle : la loi qui tient la Lune et la pomme », tel qu’il figure sur la fiche.

Ce qu'il faut retenir

$F = G \times \dfrac{m_A \times m_B}{d^{2}} \qquad F\ \text{en N},\ m\ \text{en kg},\ d\ \text{en m (entre les centres)}$
$G = 6{,}67 \times 10^{-11}\ \text{N·m}^2\text{·kg}^{-2} \quad (\text{toujours donnée})$
$P = m \times g \qquad g = \dfrac{G \times M}{R^{2}} \approx 9{,}81\ \text{N/kg à la surface de la Terre}$
$d \to k\,d \ \Rightarrow\ F \to \dfrac{F}{k^{2}}$

Tableau : Relation ou règle, Énoncé, Domaine de validité
Relation ou règle	Énoncé	Domaine de validité
Loi de gravitation	$F = G\,m_A\,m_B/d^{2}$ , attractive, réciproque	masses ponctuelles, ou corps sphériquement symétriques non chevauchants ; distance entre leurs centres
Réciprocité	même valeur de force des deux côtés	toujours — c'est une seule interaction
Effet de la distance	force divisée par $k^{2}$ quand la distance est multipliée par $k$	lecture directe du $d^{2}$
Champ de pesanteur	$g = G M / R^{2}$ à la surface d'un astre	astre sphériquement symétrique, rotation négligée ; $g$ ne dépend pas de la masse d’essai
Poids et masse	$P$ (N) dépend de l'astre, $m$ (kg) n'en dépend pas	toujours

Les unités. Avec la valeur de $G$ donnée en N·m²·kg⁻², utilisez : masses en kilogrammes, distance en mètres, force en newtons. Une altitude donnée en kilomètres se convertit et s'ajoute au rayon de l'astre avant toute chose : $d = R + h$ .

Les ordres de grandeur à connaître. Entre deux objets du quotidien : $10^{-10}$ à $10^{-7}$ N — imperceptible. Poids d'un être humain : quelques centaines de newtons. Force Terre-Lune : $\approx 2 \times 10^{20}$ N. $g$ vaut $9{,}81$ N/kg sur Terre, $1{,}62$ sur la Lune, $3{,}7$ sur Mars.

Le miroir électrostatique. La loi de Coulomb, $F = k\,|q_A q_B|/d^{2}$ , a exactement la même forme : une constante, un produit de deux grandeurs propres aux corps, un carré de distance au dénominateur. Deux différences importantes pour cette comparaison introductive : les charges ont un signe (l'électrostatique peut repousser, la gravitation jamais), et les intensités sont sans commune mesure à l'échelle des particules. La leçon sur la loi de Coulomb déroule cette comparaison.

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