TP N°16 LES CHAMPS
I"ETUDE"DU"GULF"STREAM""
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I. On peut lire dans www.courantmarin.fr.st : « Le Gulf Stream est un très grand courant océanique
permanent et chaud de l'Atlantique Nord. Il est en fait une partie d'un plus grand courant, grossi par
d'autres déplacements d'eaux affluents. Ce courant se forme dans le golfe du Mexique, où les eaux
sont chaudes. […] ».
La figure 1 représente une thermographie de l’océan.
Fig.2&
Fig.1&
http://www.futura-sciences.com/fr/doc/t/climatologie/d/le-gulf-stream-peut-il-sarreter_637/c3/221/p1/!
http://www.voyagesphotosmanu.com/Complet/images/carte_etats_unis.gif
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1. Où se trouvait l’instrument qui a réalisé la thermographie de la figure 1?
2. En quoi cette thermographie représente-t-elle un champ scalaire de la température à la surface de l’océan ?
3. La zone noire sur la thermographie est une région terrestre américaine. La situer sur la carte géographique (figure 2).
Pourquoi les régions terrestres apparaissent-elles noires contrairement aux océans ?
4. La température de l’océan est-elle homogène ?
5. Quelles sont les températures extrêmes lues sur cette carte ? L’endroit où le Gulf Stream rencontre des eaux froides,
correspond à la plus grande variation de température sur une faible distance et s’appelle le « front » du Gulf
Stream. Localiser ce front.
II. On trouve sur internet la carte suivante représentant le vecteur-vitesse du courant en différents points de l’océan :
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Fig.3&
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A&
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1!
http://pleinsfeux.com/gulfDstreamDcourantDatlantiqueDnordDagonie/!
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6. Pourquoi peut-on représenter la vitesse d’un point par un vecteur appelé vecteur-vitesse ?
7. Pourquoi cette carte est-elle un champ vectoriel ?
8. Si au lieu de donner le vecteur-vitesse en différents points on donnait seulement la valeur de la vitesse en ces
points, quel type de champ obtiendrait-on ? Quelles informations perdrait-on dans ce cas ?
9. Repérer l’autre courant dont il est question dans l’extrait suivant :!« […] il (le Gulf Stream) longe la
pointe de Floride, remonte vers le nord puis il change de direction, vers le nord-ouest de
l’océan , en allant vers l'intérieur de l'Atlantique, car poussé par les eaux froides du courant
du Labrador qui refroidit qui ralentit beaucoup le Gulf Stream[…] ».
10. Un navigateur se propose d’aller d’Europe en Amérique puis retour avec un bateau à moteur. Quelle route a-til intérêt à suivre pour ces deux trajets s’il souhaite optimiser leur durée et leur coût ? !
11. Comparer les vitesses maximales du Gulf Stream et du Labrador montrée par la figure 3. !
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Pour!aller!plus!loin!
Suite du texte du I : « […] Ce courant (le Gulf Stream) passe entre Cuba et la pointe de Floride. C'est à
ce niveau que le courant atteint sa largeur maximale, d'environ 80 km, et une profondeur de 640 m.
Sa vitesse varie alors de 100 à 150 km/jour. A ce niveau, son débit est estimé à 85 millions de
mètres cube d'eau à la seconde et sa température varie de 30 à 35°C. Il longe la pointe de Floride,
vers le nord puis il change de direction, vers le nord-ouest, donc vers l'intérieur de l'Atlantique, car
poussé par les eaux froides du courant du Labrador qui refroidit et ralentit beaucoup le Gulf Stream
(température : 25°C, vitesse 8 km/jour). […] »
12. Exprimer les vitesses du texte en unités légales.
13. En déduire l’échelle approximative de représentation des vecteurs-vitesse sur la figure 3 en utilisant le vecteurvitesse désigné par A sur cette figure.
14. En déduire l’ordre de grandeur de la vitesse maximale du Labrador sur la figure 3.
15. Sur l’extrait d’image ci-contre, on voit que la masse d’eau froide du Labrador,
arrivant à la rencontre du Gulf Stream, semble disparaître. Expliquer cette
« disparition ».
16. Exprimer le débit du Gulf Stream en kilomètres cube par seconde.
17. Retrouver l’ordre de grandeur du débit annoncé en utilisant les données du texte.
Pourquoi dit-on que le climat européen dépend du Gulf Stream ? !
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II"Combien"je"pèse"sur"la"Lune"?"Comparaison"du"champ"
terrestre"et"lunaire."
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Pierre doit préparer une rédaction dont le sujet est l’aventure humaine sur la Lune. Pour cela, il écrit les
quelques lignes ci-dessous qui relatent l’exploit :
« …Les astronautes qui
portaient
une
environ 100 kg. Pour un
équipé, un pèse-personne
masse incroyable de 180
ont marché sur la Lune
combinaison qui pesait
astronaute de 80 kg tout
sur Terre aurait affiché la
kg !
!
2!
Sur$la$Terre$
Sur$la$Lune$
Alors qu’il aurait eu toutes les difficultés à se déplacer sur Terre, ses mouvements furent faciles sur la Lune, lui
permettant de réaliser de grands bonds !! En effet, sur la Lune, comme pourrait le confirmer le pèse-personne, sa masse
était 6 fois plus faible.
Pourquoi est-ce possible ? Car la Lune est 6 fois plus petite que la Terre donc son attraction est 6 fois plus faible que
celle de la Terre,…. »
Un pèse-personne sur la Terre et sur la Lune
18. La matière constituant l’astronaute et son scaphandre a-t-elle changé entre la Terre à la Lune ?
19. Trouver la première erreur commise par Pierre.
20. Le schéma de Pierre est pourtant correct. A quoi est due la variation constatée ?
Comparaison des attractions gravitationnelles de la Terre et la Lune. Le champ de gravitation.
Les rayons terrestre et lunaire sont RT = 6,4 x 103 km et RL = 1,74 x 103 km
21. Calculer le volume de la Terre puis celui de la Lune (Volume d’une sphère :
22. Calculer le rapport des rayons
)
.
23. Calculer le rapport des volumes
24. Déduire des questions 22 et 23 la deuxième erreur de Pierre.
On donne l’expression générale du champ de gravitation d’un astre sphérique de masse M, à la distance d de son centre
.
25. De quels paramètres dépend donc le champ d’un astre ?
26. Calculer les champs de gravitation à la surface de la Terre et de la Lune.
Données : MT = 6.1024 kg, ML = 7,3.1022 kg; G = 6,67.10-11 S.I. ;
27. En déduire le rapport de ces deux champs gravitationnels.
28.
29.
30.
31.
32.
Pierre a-t-il raison de dire « son attraction est 6 fois plus faible » ?
Pierre a-t-il raison de n’argumenter que sur la taille de la Lune ?
Quel est donc l’intérêt du champ de gravitation ?
Rappeler la relation liant le poids P et la masse m.
On rappelle que g, désigne l’intensité de pesanteur (aussi appelé champ de pesanteur local) et sa valeur sur Terre
g = 9,8 N.kg-1. Comparer la valeur du champ de gravitation terrestre calculé dans la question 9 avec le champ
de pesanteur local. Peut-on identifier localement le champ de pesanteur au champ de gravitation, en première
approximation ?
33. Quel instrument aurait-on pu utiliser pour comparer les différentes attractions sur la Terre et sur la Lune ?
34. Pourquoi dit-on que le pèse-personne est semblable à un dynamomètre.
!
3!