Comment maigrir sans régime ? Le tour du Monde

Di n°10 : Le tour du monde de Kern
Comment maigrir sans régime ?
Le tour du Monde de Kern
Une équipe de physiciens finance le tour du monde de Kern, un
nain de jardin pesé à différents endroits du globe, pour appuyer
leur théorie sur la gravité.
« Des physiciens ont offert un tour du monde à un nain de jardin
pour qu'il se fasse peser en différents points du globe afin de
démontrer que la gravité ne s'exerce pas partout avec la même
intensité à la surface de la Terre. Du Mexique à Sydney, de Tokyo au
Pôle Sud, en passant par Bombay, Kern, le nain de jardin au bonnet
bleu pointu, se fait tirer le portrait partout où il se fait peser.
Avec la même balance, à Bombay, en Inde, le nain affiche 307,56
grammes alors qu'il atteint 309,82 g en Antarctique. »
Sources : http://www.liberation.fr/sciences/01012397172-le-nain-de-jardin-qui-surveille-son-poids-pour-la-science. Pour
connaître les variations de poids de Kern http://www.gnomeexperiment.com/
Pour cette démarche d’investigation, le compte rendu est à faire sur une feuille séparée. La grille d’évaluation devra y être collée.
1. Quelles questions peut-on se poser ?
2. Répondez aux questions retenues par l’ensemble de la classe. Les réponses doivent être justifiées !
Document 1
On a relevé sur un site le tableau et la carte ci-dessous :
Lieu
Poids (g) Masse
Lively, Canada
307,63
Californie, USA
308,23
Mexico City
307,62
Londres, Angleterre
308,66
Balingen, Allemagne
308,26
Durban, Afrique du Sud
307,82
Pôle Sud
309,82
Bombay, Inde
307,56
Tokyo, Japon
307,90
Sidney, Australie
307,80
Nouvelle Calédonie
307,63
Document 2
Qu’est-ce que le poids ?
Qu’est-ce que le poids ?
Définition scientifique :
Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en
raison uniquement du voisinage de la Terre.
Définition du Bureau International des Poids et Mesures :
•
•
Le terme poids désigne une grandeur de la même nature qu'une force ; le poids P d'un corps est le produit de la
masse m de ce corps par l'accélération de la pesanteur g; en particulier, le poids normal d'un corps est le produit de
la masse de ce corps par l'accélération normale de la pesanteur ;
Le nombre adopté dans le Service international des Poids et Mesures pour la valeur de l’accélération normale de la
pesanteur est 980,665 cm/s2 ou encore 9,80665 N/Kg.
Document 3
La Terre
Document 4
Newton et ses découvertes !
En 1687 Newton explique que deux corps, du
simple fait de leurs masses, exercent chacun l’un sur
l’autre une force gravitationnelle qui est attractive :
on dit que ces deux corps sont en « interaction
gravitationnelle ». Il montra que cette force était
proportionnelle au carré de la distance D séparant
1
les deux objets. 𝐹 = C x 2
D
C est un nombre qui dépend de la masse des deux
objets. Plus les masses sont petites, plus la valeur de
C est petite.
La Terre fut longtemps considérée comme étant sphérique, tout
d'abord par Parménide (v. 515-450 av. J.-C.) essentiellement pour
des raisons esthétiques et géométriques, puis par Platon (v.
428-348 av. J.-C.) pour qui la forme des éclipses de Lune montre
que l'ombre projetée de la Terre est toujours circulaire.
Cette idée de Terre sphérique sera peu à peu remplacée par
l'idée que la terre présente une forme ellipsoïdale comme les
ballons de rugby.
Ainsi, Jean-Dominique Cassini avait observé dès 1666 que
Jupiter était fortement aplatie Il était tentant de mettre ce fait en
rapport avec la rotation rapide de Jupiter sur lui-même en un peu
moins de 10 heures. [...] Par analogie, il était naturel de penser
que la Terre elle-même fût quelque peu aplatie. Ce qui est le cas.
A cause de sa rotation, la Terre est aplatie aux pôles et le diamètre
à l’équateur est 43 kilomètres plus long que le diamètre polaire
(du pôle Nord au pôle Sud).
Le diamètre moyen de la sphère de référence (appelé géoïde) est
d'environ 12 742 kilomètres [...].
Source : Wikipédia
Grille d’évaluation
Institutionnalisation (cours):
Masse. La masse d'un objet est …………………….. partout, elle ne dépend que de l'objet. Elle est liée à la quantité de
………………………, c'est une des caractéristiques de l'objet. Elle s'exprime en kg. Deux objets qui ont le ………………
poids à un endroit ont la ………………. masse.
Le poids. Le poids est la force d'attraction exercée par la…………… sur l'objet.
Le poids est une force, notée P proportionnelle à la masse : P = m g
Où P est le poids en …………………., m est la masse en ….. et g est une constante appelée accélération de la pesanteur
valant approximativement 9,81 N/kg au niveau de la mer.
Le poids peut se mesurer à l'aide d'un ………………………………
Cette force est ………. fois plus petite sur la Lune que sur la Terre.
Réinvestissement 1a.
Complète la dernière colonne du tableau de la DI n°10. Justifie ton choix.
Données: La masse de Kern à Londres est 308,66g.
Réinvestissement 1b.
Quel est le problème sur le tableau trouvé sur internet ? Que faut-il faire lorsqu’on consulte sur un site internet ?
Réinvestissement 2.
Prenons une famille de nains de jardin : Keny masse 1kg,
Keno masse 2 kg et Kena masse 3kg. Pesons les sur
Terre avec un dynamomètre et traçons le graphe cidessous. Emmenons maintenant notre petite famille sur la
Lune, recommençons l’expérience et complétons le
graphe.
Quelles informations peut-on tirer de ce graphe ?
Complète la dernière ligne du cours.
Réinvestissement 3.
Pour battre un record de saut en hauteur, quelle ville
choisirais-tu parmi :
- Libreville (altitude : 0 m, latitude : 0°)
- Quito (altitude : 2 000 m, latitude : 0°)
- Mexico (altitude : 2 000 m, latitude : 20°)
- Bombay (altitude : 0 m, latitude : 20°)
Réinvestissement 4.
Question: Comment expliquer que Superman soit si fort ?
Document 1. Les performances de Superman sur la Terre
En chiffrant les performances physiques de notre héros, les auteurs nous livrent des indices précieux. Les capacités du
Superman des origines étaient plutôt « modestes »: ses bonds atteignaient plus de 200 mètres et ses sauts lui permettaient
de passer au dessus d’immeuble de 20 étages (soit environ 60 mètres de hauteur)[…]
Roland Lehoucq, D’où viennent les pouvoirs de Superman ? La physique d’un Super-héros
Document 2. Performance d’un athlète « ordinaire » sur la Terre
Supposons, que sur Krypton, Superman ait eu des performances proches de celles d’un athlète humain sur la Terre. Ces
capacités physiques lui permettaient donc de franchir environ 7 mètres en longueur et 2 mètres en hauteur. Ses
performances terrestres seront nettement plus impressionnantes, d’un facteur égal au rapport entre la gravité Kryptonienne
et la gravité terrestre. […]
Roland Lehoucq, D’où viennent les pouvoirs de Superman ? La physique d’un Super-héros
Corrigé Réinvestissement 4 :
D’après le document 1, Superman est capable d’effectuer des sauts en hauteur de 60 m et des sauts en longueur de 200 m
sur Terre. Or je sais, d’après le document 2 qu’un athlète ordinaire est capable d’effectuer des sauts en hauteur de 2 m et
des sauts en longueur de 7 m. J’en déduis donc que Superman effectue des sauts 30 fois plus grand qu’un athlète ordinaire.
(200/7 = 30 environ et 60/2 = 30).
Je sais qu’un corps à la surface d’un astre est soumis à une force d’attraction de la part de cet astre : son poids. Ainsi, si
Superman effectue, sur Terre, des sauts 30 fois plus grand qu’un athlète normal c’est parce que l’attraction terrestre est
beaucoup moins importante (d’un facteur 30) que l’attraction Kryptonienne, ce qui facilite les sauts !
Finalement la force de Superman réside dans le fait que l’attraction terrestre est 30 fois plus faible que celle de Krypton: Lors
de ses entraînements sur Krypton Superman effectuait des sauts en longueur de 7 m. Comme la Terre est 30 fois moins
attractive que Krypton, la force dont il a besoin pour sauter 7 m sur Krypton lui permet de sauter 30 x 7 m = 200 m sur Terre !