L'association REPÈRES est fière de vous présenter et de partager avec vous les ressources utilisées lors des animations tous publics. 

Ces animations ont pour objectif de vulgariser certains principes physiques que l'on retrouve de près (ou de loin) dans le domaine de l'astronomie. Avec un peu de matériel, de bricolage et d'imagination les notions les plus complexes peuvent être transmises de manière pédagogique, ludique et accessible.

Ces fiches sont disponibles en pièces joints ou sur notre site internet www.reperes-astro.fr  avec une mise en page adaptée au public plus jeune et diffusable.

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Ressource Pédagogique :

Venez vous peser sur la Lune ou Jupiter ! Mieux que Comme j'aime

Introduction & matériel

Cette animation a pour objectif de mettre en évidence la relation entre le poids, la masse et l'intensité de la pesanteur. Nous l’appelons chez nous “Les balances Comme j’aime avec REPÈRES”

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Déroulé de l’animation

L'animateur invite une personne du public (ou se place lui-même sur les balances) afin d'observer les variations de poids selon l'astre considéré. Sur la balance terrestre, la personne observe son poids habituel. En se déplaçant ensuite sur la Lune, elle apparaît environ 6 fois moins lourde, puis sur Jupiter, où son poids devient près de 2,5 fois plus élevé que sur Terre.

Il est possible de faire noter les différentes valeurs relevées à l’utilisateur en souvenir. La balance de la Lune étant souvent privilégiée après le repas ou les périodes de fêtes.

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Résumé

Il ne faut pas confondre masse et poids :

• La masse représente la quantité de matière contenue dans un objet et reste constante quel que soit l'endroit où l'on se trouve.
• Le poids est la force d'attraction exercée par un astre sur cet objet. Il varie donc en fonction de l'intensité de la pesanteur.

Ainsi, nous sommes toujours constitués de la même quantité de matière sur la Terre, la Lune ou Jupiter, mais notre poids change selon l'astre sur lequel nous nous trouvons.

L'illusion de la balance :

Une balance terrestre mesure en réalité un poids (une force) et le divise par l’intensité de pesanteur pour afficher des kilogrammes (une masse). Emportée sur la Lune, elle est trompée par la faible gravité et affiche une valeur 6 fois plus petite. Pour mesurer fidèlement le poids sans confusion, les physiciens utilisent un dynamomètre, gradué en newtons !

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Pourquoi le poids change-t-il ?

Au cours de cette animation, la personne n'a pourtant ni maigri ni grossi. Sa masse reste exactement la même. Alors pourquoi la valeur affichée sur la balance varie-t-elle ?

Le poids d'un corps dépend de deux paramètres : sa masse et l'intensité de la pesanteur. Cette relation est donnée par la formule :

P = m x g

• P : le poids du corps, qui est une force, exprimé en newtons (N) ;
• m : la masse du corps, exprimée en kilogrammes (kg) ;
• g : l'intensité de la pesanteur, exprimée en N/kg.

Valeurs de l'intensité de la pesanteur :

• Sur Terre : g = 9,81 N/kg
• Sur la Lune : g = 1,62 N/kg
• Sur Jupiter : g = 24,79 N/kg

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Ce que montre cette animation

L'intensité de la pesanteur :

• dépend de l'astre considéré, notamment de sa masse ;
• diminue lorsque l'on s'éloigne de la surface de cet astre.

La Lune étant beaucoup moins massive que la Terre, l'attraction gravitationnelle qu'elle exerce sur une personne est plus faible. Son poids y est donc nettement inférieur.

À l'inverse, Jupiter, beaucoup plus massive, exerce une attraction plus importante, ce qui augmente le poids.

C'est notamment ce phénomène qui permettait aux astronautes des missions Apollo de se déplacer facilement à la surface de la Lune. Un équipement de 72 kg conservait toujours la même masse, mais son poids lunaire n'était plus qu'environ un sixième de son poids sur Terre. L'effort musculaire nécessaire pour le porter correspondait à celui d'une charge terrestre de seulement 12 kg !

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Construire sa balance

Trois balances mécaniques modifiées représentant trois astres différents :

• La Terre
• La Lune
• La planète Jupiter

Ouvrir la balance mécanique, remplacer le disque d’origine par l’un des disques de substitution (Lune ou Jupiter) puis refermer la balance.

Ces disques ont été réalisés dans un logiciel de retouche d’images avec une modification des chiffres de la manière suivante :

Valeur sur la Lune = valeur sur Terre ÷ 6

Valeur sur Jupiter = valeur sur Terre x 2,5