Latitude et gravité
Mesure la constante de gravité g et son variation selon la latitude.
Ebene :
Lycée
Autor:
FizziQ
Objectif pédagogique :
Cette activité permet aux élèves de vérifier que l'accélération de la pesanteur varie selon la latitude terrestre. Elle recrée une découverte historique importante avec des outils modernes.
Concepts abordés :
Accélération de la pesanteur; Forme de la Terre; Force centrifuge; Collaboration scientifique; Histoire des sciences
Description de l'activité :
L'élève mesure l'accélération de la pesanteur en utilisant l'accéléromètre de FizziQ en position statique sur une table. En calculant la moyenne des valeurs enregistrées et en comparant ce résultat avec celui d'une classe située près de l'équateur l'élève peut vérifier expérimentalement que g est plus faible à l'équateur qu'aux latitudes moyennes conformément à l'observation historique de l'astronome Richer.
Matériel requis :
Smartphone avec l'application FizziQ; Une surface plane et stable; Contact avec une classe située près de l'équateur (idéalement); Accès à internet pour vérifier les valeurs officielles de g; Cahier d'expérience FizziQ
Eclairage scientifique
En 1672, l'astronome Jean Richer fit une découverte surprenante lors d'une expédition à Cayenne (Guyane française): une horloge à pendule, parfaitement réglée à Paris, retardait de 2,5 minutes par jour près de l'équateur. Cette observation historique révélait que l'accélération de la pesanteur g varie selon la latitude. Cette variation s'explique par deux facteurs principaux: 1) La forme ellipsoïdale de la Terre (aplatie aux pôles): le rayon terrestre est plus court aux pôles (6357 km) qu'à l'équateur (6378 km), ce qui rapproche les pôles du centre de masse de la Terre, augmentant ainsi la force gravitationnelle; 2) La force centrifuge due à la rotation terrestre: maximale à l'équateur et nulle aux pôles, elle s'oppose partiellement à la gravité. Ces deux effets combinés font que g varie d'environ 9,78 m/s² à l'équateur à 9,83 m/s² aux pôles, soit une différence de 0,5%. L'accéléromètre d'un smartphone moderne est suffisamment sensible pour détecter cette variation, bien que les erreurs instrumentales individuelles puissent être du même ordre de grandeur. C'est pourquoi cette expérience bénéficie d'une approche collaborative: en moyennant les mesures de plusieurs appareils, les erreurs aléatoires s'annulent partiellement. Historiquement, cette découverte a contribué à confirmer la théorie de Newton sur la forme de la Terre et a conduit aux premières expéditions géodésiques pour mesurer précisément la forme terrestre, notamment celle de Maupertuis en Laponie (1736) et celle de La Condamine au Pérou (1735-1744).