Phénomènes gravitationnels, électriques et magnétiques

Votre sandwich vous tombe des mains et finit par terre. Quelle force l'a amené jusque-là ? Fallait-il que quelque chose le touche ou le pousse vers le bas ? Comment s'appellent les forces qui agissent sans contact ?

Une balance de cuisine de $1\ \text{kg}$ voyage jusqu'à la Lune.

1. a) A-t-elle toujours $1\ \text{kg}$ de masse là-bas ?
2. b) Pèse-t-elle la même chose sur la Lune que sur la Terre ?
3. c) Expliquer avec ses propres mots la différence entre masse et poids.

Sur la Lune, la gravité est environ $6$ fois plus faible que sur la Terre. Avec votre meilleure impulsion, vous parvenez à décoller les pieds de $30\ \text{cm}$ du sol sur la Terre.

1. a) Quelle hauteur atteindriez-vous sur la Lune avec la même impulsion ?
2. b) Expliquer pourquoi les astronautes avançaient en faisant de petits « bonds » à la surface lunaire.

En enlevant un pull en polaire en hiver, vous entendez des crépitements et vous sentez vos cheveux se dresser. Quel type de force produit ces effets : gravitationnelle, électrique ou magnétique ? Agit-elle par contact ou à distance ?

En classe, on frotte deux tiges en plastique avec le même chiffon et on suspend l'une d'elles à un fil. Lorsqu'on approche la seconde tige, celle qui est suspendue s'écarte, comme le montre la figure.

1. a) Les tiges s'attirent-elles ou se repoussent-elles ?
2. b) Que indique le résultat sur le signe de leurs charges ?
3. c) De quel type est la force observée ?

Vous approchez un ballon que vous avez frotté avec de la laine d'un mince filet d'eau du robinet et l'eau se courbe vers le ballon, comme le montre la figure.

1. a) Quel type de force dévie l'eau ?
2. b) Pourquoi dit-on qu'elle agit à distance ?
3. c) Le filet se courberait-il si le ballon n'avait pas été frotté ? Justifier.

Manon joue avec deux aimants droits dont les pôles sont indiqués, comme le montre la figure.

Que se passe-t-il si elle rapproche deux pôles nord l'un de l'autre ? Et si elle rapproche un pôle nord et un pôle sud ? Écrire la règle générale des pôles magnétiques.

Qu'est-ce qu'une boussole et à quoi a-t-elle servi pendant des siècles ? Pourquoi son aiguille indique-t-elle toujours approximativement le nord ?

On teste un aimant avec des objets pris dans un tiroir : un trombone, une bille en verre, une cuillère en acier, une gomme, une vis en fer et un bouchon de liège.

1. a) Prévoir quels objets l'aimant attirera.
2. b) Qu'ont en commun les objets attirés ?
3. c) Pourquoi dit-on que la force magnétique est « sélective » alors que la gravité ne l'est pas ?

Classer ces phénomènes selon la force de la nature qui les produit (gravitationnelle, électrique ou magnétique) :

1. a) Une poire se détache de l'arbre et tombe.
2. b) Un trombone reste collé à l'aimant du réfrigérateur.
3. c) En sortant le linge du sèche-linge, des chaussettes restent collées à un tee-shirt.
4. d) La Lune tourne autour de la Terre sans s'échapper.

Comparer les trois forces de la nature étudiées dans le thème (gravitationnelle, électrique et magnétique) en répondant pour chacune aux questions suivantes : attire-t-elle tous les objets ou seulement certains ? Peut-elle aussi repousser ? Nécessite-t-elle un contact ? Terminer en donnant un exemple de la vie quotidienne pour chacune.

Un vaisseau spatial voyage de la Terre à Mars.

1. a) Quelle force de la nature s'exerce sur le vaisseau pendant tout le voyage ?
2. b) Lorsque le vaisseau s'éloigne de la Terre, l'attraction que la Terre exerce sur lui augmente-t-elle ou diminue-t-elle ?
3. c) Lorsque le vaisseau sera beaucoup plus proche de Mars que de la Terre, quel corps l'attirera, selon vous, avec la plus grande force ? Justifier les réponses en pensant à la masse des corps et à la distance.