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TP P9
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Notion de champ.
Champ de pesanteur
Correction
I. Notion de champ :
Q1.
Grandeur représentée
Unité
Document
1
altitude
m (mètres)
2
température
° F (degré fahrenheit)
3
puissance électrique
MW (megawatts)
4
vitesse du vent
m/s
5
âge
Ma (millions d’années)
6
force
N (newtons)
Q2.a. La flèche permet de connaître le sens et la direction du vent et sa longueur est liée à la
valeur de la vitesse.
Q2.b. On trouve des cartes représentant la houle : en plus de donner la hauteur des vagues, elles
permettent de connaître leur direction et leur sens de propagation.
Q3. Les grandeurs ne possédant ni sens, ni direction ne peuvent pas être représentées par des
flèches. Exemple : L’âge n’a pas de sens, ni de direction.
En physique, la représentation d’un ensemble de valeurs prises par une grandeur en différents
points de l’espace est appelée un champ.
Q4. Le DOC. 2 indique, en chaque point du globe, la valeur de la température.
Lorsque la grandeur physique est complètement définie par sa valeur, on dit que c’est une
grandeur scalaire. Le champ représentant cette grandeur est alors appelé un champ scalaire.
Q5. Les documents 1, 2, 3 et 5 présentent un champ scalaire.
Lorsque la grandeur représentée par un champ est vectorielle, on dit que c’est un champ
vectoriel.
Q6. Les documents 4 et 6 présentent un champ vectoriel.
II. Un exemple de champ scalaire :
Q7. La pression la plus basse a pour
valeur 1000 hPa.
Q8.
Deux
courbes
isobares
successives sont séparées d’une
différence
de
pression
d’un
hectopascal.
Q9. Les courbes isobares sont
davantage resserrées au nord de
l’Angleterre, vers l’Irlande.
Une forte variation de pression sur une
courte distance produit des vents
puissants.
Q10. La pression au cap Corse valait
entre 1018 et 1019 hPa.
Q11. Lignes de niveau à 8°C et 7°C.
III. Un exemple de champ vectoriel :
Q12. Le Doc 10 ne présente pas un champ vectoriel, car il ne donne que la valeur de la vitesse du
vent. Il n’indique pas la direction et le sens du vent.
Q13. D’après la diapositive 11, l’ile de France est la région où les vents sont les moins intenses.
Une ligne de champ est une courbe qui est tangente aux vecteurs qui représentent la grandeur
physique.
Q14. Voir ci-dessus
IV. Le champ de pesanteur :
Q15. FTerre/Objet = G.
mobjet .MT
( RT + z )
2
Q16. Pobjet = FTerre/Objet
mobjet .MT
mobjet.g = G.
2
( RT + z )
g = G.
MT
(RT + z )
2
Q17. La valeur du champ de pesanteur dépend de la masse de la Terre, du rayon de la Terre, de
l’altitude de l’objet et de la constante de gravitation universelle G.
Q18. Schéma : Terre.
6,0 × 1024
−11
Q19. g2000 = 6,7 × 10 ×
= 5,7 N.kg–1
(( 6400 + 2000 ) × 103 )2
Q20. g4000 = 6,7 × 10 −11 ×
6,0 × 1024
= 3,7 N.kg–1
(( 6400 + 4000 ) × 103 )2
Q21. g6000 = 6,7 × 10 −11 ×
6,0 × 1024
= 2,6 N.kg–1
(( 6400 + 6000 ) × 103 )2
Q22. Schéma g à z = 2000 km ; Q23. Schéma g à z = 4000 km ; Q24. Schéma g à z = 6000 km
Q25. Le champ de pesanteur n’est pas uniforme à l’altitude 2000 km car seule sa valeur ne
change pas. Son sens et sa direction changent selon la position sur le demi-cercle.
Q26. Dans la salle 303, le vecteur g est constant : même valeur car même altitude, même sens et
même direction car la distance entre deux vecteurs champ est relativement faible.
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Champ de pesanteur terrestre
Échelle de distance : 1 cm représente 1000 km.
Q18. Terre
Q22. g2000
1,9 cm
Q23. g4000
1,2 cm
Q24. g6000
0,9 cm
Q27. Ligne de champ
Échelle de vecteur : 1 cm représente 3 N.kg-1
Ligne de champ
g 6000(3)
g 4000(3)
g 4000(1)
g 4000(2)
g 2000(2)
g 2000(1)
g 6000(2)
g 6000(1)
g 2000(3)
2000 km
4000 km
6000 km
RT = 6400 km
O