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Energies cinétique et potentielle

Posté par
Oddadjian
22-02-08 à 10:49

Bonjour,
J'ai un exercice de révision à faire pour un contrôle prévu à la rentrée et j'ai quelques problemes.
Données : Rayon de la terre Rt=6,4x10^6m ; Masse de la terre Mt=6x10^24kg ; constante gravitationnelle G=6,67x10^-11SI

1)Dans le référentiel géocentrique, le satellite d'observation spot évolue sur une orbite circulaire à une altitude z=8,2x10^5m. Le satellite sera assimilé à un corps ponctuel
a)Rappeler la loi de la gravitation de Newton
b)Donner l'expression littérale de la force de gravitation F exercée par la terre sur le satellite en fonction de Rt, Mt, z et G
c)Calculer F/m. Comparer avec l'intensité de la pesanteur au niveau du sol
d)L'énergie potentielle de pesanteur du satellite ne peut pas être calculée ici avec Epp=mgz. Expliquer pourquoi
e)A l'altitude où se trouve le satellite, la résistance de l'air résiduel est négligeable devant les autres forces. Montrer alors que la valeur de la vitesse du satellite est constante sur sa trajectoire circulaire.
f)La résistance de l'air résiduel provoque une lente perte d'altitude des satellites. En même temps, la valeur de leur vitesse augmente. Comment évoluent alors l'énergie cinétique du satellite, son énergie potentielle de pesanteur et la somme de ces deux énergies?

2)Aux grandes altitudes, l'énergie potentielle de pesanteur d'un objet de masse m placé à l'altitude h est donnée par l'expression : Epp=GmMt(1/Rt-1/Rt+h)
en prenant la surface de la terre pour origine de ces altitudes. Afin de placer le satellite de télécommunication à une altitude ha=3,6x10^7m, il est d'abord amené à une altitude hp=2x10^5m où un moteur lui a communiqué en un temps bref une vitesse de valeur Vp.
a)Calculer la variation de l'énergie potentielle de pesanteur d'un satellite de masse m=1x10^3kg au cours du transfert de l'altitude hp à ha
b)Calculer la valeur de la vitesse Vp pour que le satellite atteigne l'altitude ha avec la valeur Va=1,6x10^3m/s de sa vitesse avant de recevoir une nouvelle poussée.

Mes réponses :
1)a)F=Gx(maXmb/d^2)
b)F=Gx(Mt/(Rt+z)^2)
c) J'ai pas compris la question... C'est quoi m? la masse de quoi?
d)Car le satellite est en orbite et ne tomberas pas directement si la seule force qui lui est appliquée est son poids.
e)c'est à partir de là que je bloque... j'ai essayé de regarder les questions du 2) mais c'est encore pire!

Voila, c'était un peu long, merci à ceux qui m'aideront.

Posté par
Lollesque
re : Energies cinétique et potentielle 22-02-08 à 11:03

Bonjour
1 a et b sont correctes je crois
pour la 1c, je pense que c'est de la masse du satellite dont il est question (pour retrouver g (regarde la définition de g dans ton cours))

1e: tu écris le PFD appliqué au satellite, avec pour seule force l'interaction gravitationnelle entre la terre et le satellite (question 1b), puis tu écris que la vitesse est portée par le vecteur u*theta, et tu dérives ce vecteur pour obtenir que V est constant (en projetant suivant ur et u*théta le PFD)

1f: tu sais que l'énergie cinétique dépend de v^2, donc elle augmente avec v. Ensuite, il faut utiliser la conservation de l'énergie.

2a: il faut d'écrire delta Ep=Ep(2)-Ep(1)
Pour la dernière, je ne sais pas vraiment la...
bon courage

Posté par
Lollesque
re : Energies cinétique et potentielle 22-02-08 à 11:04

arf, excuse mes theta... et delta aussi... je pensais qu'ils seraient reconnus en latex...

Posté par
Oddadjian
re : Energies cinétique et potentielle 22-02-08 à 11:09

Merci beaucoup pour 1)f) et 2)a), par contre j'ai pas compris 2)f)... C'est quoi le PFD? Et j'ai pas compris dériver le vecteur...

Posté par
Lollesque
re : Energies cinétique et potentielle 22-02-08 à 11:12

PFD= principe fondamental de la dynamique... si tu ne l'as pas vu, il faut raisonner avec la conservation de l'énergie totale du système... dériver le vecteur c'est dériver ses composantes dans la base fixe (et non pas dans la base de coordonnées cylindriques, qui tourne...)
vas voir ce sujet,notamment le message de JP
https://www.ilemaths.net/forum-sujet-194523.html
bon courage

Posté par
Oddadjian
re : Energies cinétique et potentielle 22-02-08 à 11:16

Ok merci je vais aller voir ça.

Posté par
Oddadjian
re : Energies cinétique et potentielle 22-02-08 à 14:56

Et pour la question 1)c) on a pas la masse du satellite, je fais comment??

Posté par
Oddadjian
re : Energies cinétique et potentielle 22-02-08 à 15:01

Sinon, j'ai toujours pas compris pour la question 1)e)... je sais je comprends pas grand chose mais j'y arrive pas, je comprends pas pourquoi il faut dériver les vecteurs et utiliser la conservation de l'énergie

Posté par
Lollesque
re : Energies cinétique et potentielle 22-02-08 à 19:03

dériver les vecteurs, c'était pour utiliser le PFD, ce que tu ne peux pas... car tu ne sais pas ce que c'est...

Une autre méthode est d'utiliser la conservation de l'énergie mécanique c'est à dire qu'entre deux instants, l'énergie mécanique ne varie pas, cela donne des informations sur la vitesse... je ne sais pas trop comment faire concrètement...



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