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Niveau seconde
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Détermination de l’altitude h du satellite et de sa vitesse v

Posté par
shnyi
04-04-10 à 15:45

Bonjour à tous je suis bloqué aidez moi s'il vous plait,

A)Détermination de l'altitude h du satellite et de sa vitesse v

1)Quelle égalité doit être satisfaite entre F et P pour que le satellite reste sur son orbite ?
J'ai mis que vecteur F= - vecteur P.

2)Que vaut le rayon de l'orbite ? En déduire l'expression de la force centrifuge en fonction de v², m, RT et h.

3)Montrer que l'on obtient  l'égalité suivante : v²= (G*MT)/ (RT+h).

4)On appelle T la période de révolution du satellite c'est-à-dire la durée pour effectuer un tour complet de l'orbite. Exprimer alors le périmètre de l'orbite en fonction de RT, h et . Puis en déduire l'expression de la vitesse v en fonction de RT, h, et T.

5)En remplaçant l'expression de la vitesse de la question précédente dans l'égalité de la question 3), montrer que l'on aboutit à l'expression suivante : (RT+h)3 = G*MT*T²/4².

6)En déduire l'altitude h. On rappelle les égalités suivantes : Si a3=b alors a= b1/3

7)Sachant que la Terre tourne sur elle-même en 24h, quelle doit être la période de révolution d'un satellite géostationnaire pour que celui-ci paraisse immobile depuis un observateur sur la Terre ? On donnera le résultat en seconde.

8)Calculer, en utilisant les données suivantes, l'altitude h que doit avoir le satellite pour avoir la période de révolution T d'un satellite géostationnaire. On vérifiera son résultat par l'encadrement suivant 35870,4km<h<35870,5. Données : RT= 6380km ; G= 6,67.1011 N.m².kg-2 ; MT= 5,98.1024kg.

9)Calculer la vitesse v qu'il faut donner au satellite au moment de le lâcher sur son orbite géostationnaire.

B)Un satellite militaire

Certains  satellites , comme ceux de l'armée, parcourent  4 fois leur orbite en un jour. Calculer l'altitude de ces satellites et la vitesse de satellisation qu'il faut leur conférer.

S'il vous plait quelqu'un pourrait m'expliquer s'il vous plait .
Merci .

Posté par
Junior
re : Détermination de l’altitude h du satellite et de sa vitesse 05-04-10 à 09:26

Bonjour,

Avant tout, je ne sais pas le requis que ton prof suggère, donc dans des questions j'ai du insérés parfois quelques petites démonstrations que peut-être tu n'as pas vu en classe; si c'est le cas néglige-les alors et contente- toi de comprendre la conclusion pour chaque question que j'ai mi en gras (on ne peut pas vraiment comprendre tout sans les démonstrations au début, mais bon ...)

A) 1)F est la force centrifurge, on obtient F=P (en module) ou F=-P (vecteur)(3eme loi de Newton); oui !

2)Rayon de l'orbite = Rt + h avec Rt le rayon de la terre, et h la hauteur á laquelle se trouve le satellite par rapport á la surface de la terre.

F= G*MT*m/(Rt+h)^2

D'apres la 2eme loi de Newton, P=m*an + m*at (en vecteur)
Or at=v'=0 (en module) car le mouvement est uniforme, et an=v^2/r=v^2/(Rt+h) (en module); donc P=m*an (en vecteur) et P=m*v^2/(Rt+h) (en module)

Or P=m*gz=m*v^2/(Rt+h)
gz=v^2/(Rt+h) et gz=G*MT/(Rt+h)^2

F=P=m*gz=m*v^2/(Rt+h)

3)Je vais commencer par gz=v^2/(Rt+h)

v^2=gz*(Rt+h)=G*Mt/(Rt+h)^2*(Rt+h)=G*Mt/(Rt+h)

4)L'orbite du satellite autour de la terre est quasi-circulaire, donc:
P=D*=2*r*=2*(Rt+h)*

v=d/t=P/T=2*(Rt+h)*/T

5)v^2=G*Mt
[2*(Rt+h)*/T]^2=G*Mt
4*(Rt+h)^2*^2/T^2=G*Mt/(Rt+h)
4*(Rt+h)^2*^2*(Rt+h)=G*Mt*T^2
(Rt+h)^3*4*^2=G*Mt*T^2
(Rt+h)^3=G*Mt*T^2/4*^2

6)(Rt+h)= [G*Mt*T^2/4*^2]^(1/3)
donc h = [G*Mt*T^2/4*^2]^(1/3) - Rt

7) Un satellite est immobile dans un référentiel terrestre, s'il possède la même vitesse angulaire autour de la terre que celle de la terre autour d'elle-même (dans ce cas, on l'appelle satellite géostationnaire)
Donc satellite = terre ( c'est plutot:satellite autour de la terre = terre autour d'elle-même)
satellite /t satellite= terre/t terre

Or la vitesse de chacun est constante, donc:
2*/T satellite = 2*/T terre
Par suite, il faut que T satellite = T terre = 24 h= 24*3600 s

8)Aide - toi de la question 6 (il suffit de remplacer)

9)Aide - toi de la question 4 (il suffit de remplacer)
Franchement je ne suis pas sur ici car j'ai des notions que je n'ai pas compris auparavant dans la vitesse de libération et je n'ai pas demandé des questions encore sur ce sujet (je le ferai bientôt sur l'ile), mais bon ... Peut-être un autre internaute pourra confirmer ma réponse á cette question)

B)

Citation :
Certains  satellites , comme ceux de l'armée, parcourent  4 fois leur orbite en un jour


Donc la période est 1/4 jour = 0,25*24*3600 s

Aide-toi des données de A, et surtout des questions 8) et 9)

Sauf distraction

Posté par
shnyi
re : Détermination de l’altitude h du satellite et de sa vitesse 05-04-10 à 11:02

Salut Junior j'aurais besoin de plus d'explication stp car ta deuxième conclusion dans la question 2) du A) je ne l'ai pas comprise. De plus je n'est jamais vu cette loi de Newton. Voila j'espère que tu me répondra merci encore à toi!

Posté par
shnyi
re : Détermination de l’altitude h du satellite et de sa vitesse 05-04-10 à 11:48

Pour la question 8) le calcul a faire c'est bien sa???:

h=(6.67*10^-11*5.98*10^24*24²/4²)^1/3-6380

Posté par
Junior
re : Détermination de l’altitude h du satellite et de sa vitesse 05-04-10 à 12:22

G= 6.67*10^-11 S.I
Mt en kg
T en s
Rt en m

Pour la A; 2) je n'ai vraiment pas beaucoup de temps maintenant pour expliquer plus... Je reviendrai la dessus pendant la soirée peut-etre; ou un autre internaute pourra expliquer !

Bonne continuation avec l'exercice



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