Objectifs

- Comprendre le concept de force gravitationnelle et comment elle se rapporte à la masse et au rayon des corps célestes.

- Calculer la force gravitationnelle entre la Terre et d'autres objets en utilisant la formule de la gravitation universelle.

- Appliquer la formule de la gravitation universelle pour déterminer la force gravitationnelle sur différentes planètes, en tenant compte de leurs masses et rayons.

Curiosités

1.  Saviez-vous que la gravité sur la Lune est d'environ 1/6 de celle sur Terre ? Cela signifie que sur la Lune, vous pèseriez beaucoup moins et pourriez faire des sauts gigantesques !

2.  La gravité est ce qui maintient les planètes en orbite autour du Soleil. Sans elle, les planètes flotteraient simplement dans l'espace !

3.  La légende dit qu'Isaac Newton a formulé la théorie de la gravitation en observant une pomme tomber d'un arbre. La même force qui tire la pomme vers le sol maintient aussi la Lune en orbite !

Contextualisation

La gravitation est l'une des forces les plus fondamentales et fascinantes de l'univers !  Elle ne nous maintient pas seulement sur le sol, mais contrôle également les mouvements des planètes, des étoiles et même des galaxies. Imaginez un monde sans gravité : les objets flotteraient, les mers n'auraient pas de marées et nous ne pourrions même pas marcher comme nous le faisons aujourd'hui. La gravité est ce qui maintient l'ordre dans le chaos cosmique !

De plus, la gravitation a un impact direct sur notre vie quotidienne. Elle est responsable de phénomènes tels que les marées hautes et basses, qui influencent la navigation maritime et même la vie marine. Sans la gravité, il n'y aurait pas non plus de satellites en orbite, ce qui signifie que nous n'aurions pas de GPS, de communication par satellite ou de prévision météorologique. Comprendre la gravitation nous aide à prévoir et même à utiliser ces forces à notre avantage.

Enfin, la gravitation est essentielle pour explorer l'espace.  Les missions spatiales dépendent de calculs précis de la force gravitationnelle pour lancer et positionner sondes, satellites et vaisseaux spatiaux. Comprendre comment la gravité fonctionne sur différentes planètes nous aide à planifier des missions futures et, qui sait, un jour coloniser d'autres mondes. Ce savoir est non seulement fascinant, mais il ouvre aussi des portes à d'innombrables possibilités scientifiques et technologiques. 

Projet 1: La Gravité à la Maison : Expérience avec un Pendule

Description

Explorons le concept de force gravitationnelle de manière pratique et excitante en utilisant un pendule fait maison ! Vous apprendrez comment calculer la gravité de la Terre à partir de l'oscillation d'un pendule simple. Cette expérience ne connecte pas seulement la théorie avec la pratique, mais elle vous permettra aussi de voir la gravité en action dans le confort de votre maison. 

Au cours de cette activité, vous créerez un pendule avec des matériaux simples, mesurerez le temps d'oscillation et calculerez l'accélération due à la gravité. Cette expérience vous aidera à comprendre comment la gravité fonctionne de manière pratique et visuelle. Allons-y, scientifique ! 

Matériel Nécessaire

- Un morceau de ficelle ou de fil d'environ 1 mètre de long

- Un petit poids (cela peut être un écrou en métal, une grande vis ou tout objet petit et lourd qui peut être attaché à la ficelle)

- Une règle ou un mètre ruban

- Un chronomètre (cela peut être celui de votre téléphone)

- Du papier et un stylo pour les notes

Étape par Étape

1. Construction du Pendule : Attachez le poids au bout de la ficelle ou du fil. Assurez-vous que le nœud est bien serré pour que le poids ne se détache pas pendant l'expérience.
2. Choix d'un Emplacement : Trouvez un endroit où vous pouvez suspendre le pendule, comme le cadre d'une porte ou un support élevé. Le pendule doit pouvoir se balancer librement sans obstacles.
3. Mesure de la Longueur : Mesurez la longueur du pendule depuis le point de suspension jusqu'au centre du poids. Notez cette valeur, car elle sera nécessaire pour les calculs.
4. Configuration Initiale : Tirez le pendule d'un côté et laissez-le osciller naturellement sans le pousser.
5. Chronométrage des Oscillations : Utilisez le chronomètre pour mesurer le temps total de 10 oscillations complètes (aller et retour). Répétez cette mesure au moins 3 fois pour obtenir une moyenne plus précise.
6. Calcul de la Période : Divisez le temps total mesuré par le nombre d'oscillations pour obtenir la période d'une oscillation (T).
7. Calcul de la Gravité : Utilisez la formule de la période du pendule simple : T = 2π√(L/g), où L est la longueur du pendule et g est l'accélération due à la gravité. Réorganisez la formule pour résoudre g : g = 4π²L/T². Remplacez par les valeurs mesurées et calculez g.
8. Analyse des Résultats : Comparez la valeur calculée de g avec la valeur standard de 9,81 m/s². Réfléchissez aux possibles sources d'erreur et à la manière dont elles auraient pu affecter les résultats.
9. Élaboration du Rapport : Compilez toutes les informations, mesures, calculs et réflexions dans un rapport bien organisé. Incluez des photos du pendule et des graphiques, si possible.

Ce que Vous Devez Remettre

Le livrable de cette activité sera un rapport détaillé contenant les éléments suivants :

1. Description du pendule construit (inclure des photos si possible).
2. Mesures du temps d'oscillation pour au moins 10 oscillations.
3. Calcul de l'accélération de la gravité sur la base des données collectées.
4. Réflexion sur les résultats et possibles sources d'erreur.
5. Comparaison des valeurs obtenues avec la valeur standard de la gravité (9,81 m/s²).

Le rapport doit être écrit dans un document texte ou dans un format de présentation, avec une explication claire et étape par étape de ce qui a été fait. Soignez la présentation visuelle et la clarté des informations !

Projet 2: Mission : Explorer la Gravité sur d'Autres Planètes

Description

Préparez-vous pour une mission interplanétaire !  Nous allons calculer la force gravitationnelle sur différentes planètes du système solaire et comprendre comment cette force varie en fonction de la masse et du rayon de chaque planète. Cette activité vous conduira à explorer des données réelles et à appliquer la formule de la gravitation universelle pour faire des découvertes incroyables. De plus, vous aurez l'occasion de créer un infographique ou une présentation visuelle qui montrera vos découvertes de manière créative et engageante. 

Matériel Nécessaire

- Accès à Internet pour la recherche

- Calculatrice scientifique

- Papier et stylo pour les notes

- Ordinateur ou smartphone pour créer l'infographique ou la présentation

- Logiciel de design graphique (optionnel, cela peut être PowerPoint, Canva, etc.)

Étape par Étape

1. Recherche Initiale : Faites des recherches sur les planètes du système solaire. Notez les masses et les rayons d'au moins trois planètes différentes. Vous pouvez utiliser des sources fiables comme la NASA ou d'autres sites d'astronomie.
2. Organisation des Données : Compilez les données trouvées dans un tableau, en indiquant le nom de la planète, la masse et le rayon. Assurez-vous que toutes les unités sont correctes (masse en kg et rayon en mètres).
3. Calcul de la Force Gravitationnelle : En utilisant la formule de la gravitation universelle de Newton (F = G * (m1 * m2) / r²), calculez la force gravitationnelle à la surface de chaque planète. Considérez m1 comme la masse de la planète et m2 comme la masse d'un objet standard (par exemple, 1 kg).
4. Analyse Comparative : Comparez les valeurs des forces gravitationnelles calculées. Réfléchissez à la manière dont ces forces influenceraient la vie et le mouvement sur chacune des planètes. Notez vos observations et vos idées.
5. Création de l'Infographique/Présentation : Utilisez un logiciel d'édition graphique ou de présentation pour créer un infographique ou une présentation visuelle qui montre les données des planètes, les calculs réalisés et vos observations. Soyez créatif ! Incluez des graphiques, des images et des textes explicatifs.
6. Révision et Ajustements : Révisez votre travail, vérifiez la clarté des informations et la précision des calculs. Apportez les ajustements finaux pour garantir que votre présentation soit claire et bien organisée.
7. Remise : Enregistrez votre infographique ou présentation dans un format accessible (PDF, PPT, etc.) et envoyez-le selon les instructions fournies par le professeur. Préparez-vous à partager vos découvertes avec la classe !

Ce que Vous Devez Remettre

Le livrable de cette activité sera un infographique ou une présentation visuelle (en PowerPoint, PDF ou autre format) qui inclura :

1. Données recherchées sur les masses et rayons des planètes.
2. Calculs détaillés de la force gravitationnelle sur chaque planète.
3. Comparaison et analyse des forces gravitationnelles entre les planètes.
4. Observations et réflexions sur la manière dont la gravité influence la vie sur chaque planète.
5. Éléments visuels attrayants, comme des graphiques, des images et des textes explicatifs.

La présentation doit être claire, bien organisée et créative, montrant votre compréhension du sujet et votre capacité à communiquer des informations scientifiques de manière engageante.

Projet 3: Gravité et Art : Créer une Sculpture de Gravitation

Description

Unissons la science et l'art dans une activité pratique qui mettra au défi votre créativité et votre compréhension de la force gravitationnelle ! Dans cette activité, vous créerez une sculpture représentant la gravitation en utilisant des matériaux simples et accessibles. La sculpture doit montrer l'interaction gravitationnelle entre différents corps célestes, comme les planètes, les lunes et les étoiles. En plus d'être une activité amusante et créative, elle vous aidera à visualiser et à expliquer des concepts scientifiques de manière artistique et innovante. 

Matériel Nécessaire

- Pâte à modeler ou argile

- Bâtons à brochette ou piques en bois

- Fils ou ficelles

- Carton ou une base de support rigide

- Peinture et pinceaux (optionnel)

- Ciseaux

- Colle

- Papier et stylo pour les croquis

Étape par Étape

1. Planification de la Sculpture : Commencez par faire un croquis sur papier. Dessinez les corps célestes que vous souhaitez représenter et les forces gravitationnelles agissant entre eux. Pensez à la disposition des éléments pour que la sculpture soit équilibrée et visuellement intéressante.
2. Création des Corps Célestes : Utilisez la pâte à modeler ou l'argile pour créer des modèles de planètes, de lunes et d'étoiles. Faites des boules de différentes tailles pour représenter la diversité des masses et rayons des corps célestes.
3. Montage de la Structure : Utilisez les bâtons à brochette ou les piques en bois pour relier les corps célestes. Les bâtons représenteront les forces gravitationnelles. Coupez les bâtons en différentes longueurs pour montrer différentes distances entre les corps.
4. Ajout des Fils : Attachez des fils ou des ficelles entre les corps célestes pour représenter les lignes de force gravitationnelle. Les fils doivent être tendus pour montrer l'attraction entre les corps.
5. Fixation sur la Base : Collez la structure de votre sculpture sur une base en carton ou un autre support rigide. Assurez-vous que la sculpture est bien fixée et équilibrée.
6. Détails et Peinture (optionnel) : Peignez les corps célestes et la base pour donner plus de vie à votre sculpture. Ajoutez des détails comme des cratères, des anneaux de planètes ou des étoiles colorées.
7. Explication Écrite : Rédigez une explication détaillée de votre sculpture. Décrivez les corps célestes représentés, les forces gravitationnelles entre eux et comment la sculpture aide à visualiser ces concepts.
8. Révision et Finalisation : Révisez votre sculpture et l'explication écrite. Assurez-vous que tout est clair et bien présenté. Apportez les ajustements nécessaires.
9. Remise : Prenez des photos de votre sculpture sous différents angles et préparez le document avec l'explication. Envoyez les photos et le document selon les instructions fournies par le professeur. Préparez-vous à présenter votre travail et à expliquer vos idées à la classe !

Ce que Vous Devez Remettre

Le livrable de cette activité sera une sculpture tridimensionnelle représentant l'interaction gravitationnelle entre différents corps célestes. La sculpture doit être accompagnée d'une explication écrite, détaillant les éléments représentés et la science derrière la gravitation. L'explication doit inclure :

1. Description des corps célestes représentés (planètes, lunes, étoiles, etc.).
2. Indication des forces gravitationnelles agissant entre eux.
3. Justification de la position des corps de cette manière.
4. Réflexion sur le processus de création et comment celui-ci a aidé à mieux comprendre le concept de gravitation.

La remise doit se faire en format physique (la sculpture) et numérique (le document avec l'explication), pouvant être envoyée par une photo de la sculpture et un document texte ou une présentation numérique.