On se propose de déterminer la masse de Jupiter en étudiant le mouvment de ses principaux satellites : Io, Europe, Ganymède, et Callisto.Le mouvement d'un satellite de masse m est étudié dans un referentiel ayant comme origine le centre de Jupiter et ses axes dirigés vers des etoiles lointaines, considérées comme fixes.On supposera que Jupiter et ses satellites ont tous une répartition de masse à symetrie sphérique. Le satellite de masse m se déplace à la vitesse V sur une orbite circulaire, à une distance R du centre de Jupiter.
1) Les periodes de revolution et les rayons des orbites des quatres principaux satellitesont ete determinés avec les valeurs suivantes:
|Io |Europe |Ganymède |Callisto
periodes T(h)|42,5 |85,2 |171,7 |400,5
Rayons R(Km) |4,22.105|4,71.105|1,07.106|1,883.106
a)Représenter sur papier millimétré le graph donnant les variations de T² en fonction de R3
b)Conclure
2)La force de gravitation peut également s'exprimer par l'expression: Fg=M.V²/R
a)Determiner la vitesse V d'un satellite en fonction de R, de Mla masse de Jupiter et la constante de gravitation universelle G.
b)En deduire l'expression de la periode de revolution T du sa tellite
c)Determiner le rapport T²/R3 en fonction de G et de la masse de Jupiter
d) Determiner la masse M de jupiter en reliant les données du tableau au résultat obtenu ci dessus
Voila je suis Bloqué au 2 de ce Dm que je dois rendre demain, merci de m'aider
Alors,Pr le 1.b J'ai trouvé comme conclusion: Plus le rayon R séparant le satellite de Jupiter est élevé, plus sa perode T estlongue...(et oui j'ai pas trouvé mieux )
pr le 2.a ,j'ai trouvé que Fg= M.V²/R
et Fg= G.M.m/R²
alors M.V²/R = G.M.m/R² donc V² = G.m/R ...(mais je suis pas sur)
si ce que je dit est bon , je ne peut calculer la vitesse car je n'est pas la masse des satellites
Bonjour,
Peux-tu me dire simplement ce que tu as fait pour la première question. A quoi ressemble le graphe ? Quelle conclusion as-tu tirée ?
Pour conclure que plus R est grand et plus T est long (ce qui est vrai) il n'y pas besoin de faire ce graphe (surprenant, non ?) de T2 en fonction de R3 (il suffit de regarder le tableau que tu as recopié).
Que trouve-t-on en faisant ce graphe ?
Bizarre !
En attendant que je fasse le graphe, parlons de la suite :
Ton v2 = G.m/R est quelque chose de correct. Mais il va falloir faire attention aux notations. En effet tu n'as pas la masse des satellites (tu n'en a pas besoin). On te demande la masse de Jupiter.
Dis-moi quelles notations tu utilises :
pour la masse de Jupiter
pour la masse d'un satellite
Voilà, c'est comme ça la physique... nous sommes obligés tous les deux de bien définir nos notations pour pouvoir communiquer !
A toi !
Aïe!
Pas du tout ?
pour les notation M= masse de Jupiter, m=masse du satellite R=le rayon et V=la vitesse
Je recopie l'une de tes formules (à modifier) :
Fg= M.V²/R
Qui tourne autour de qui ? (ne me réponds pas que c'est relatif ...) selon le référentiel choisi ?
D'autre part peux-tu vérifier (avant que j'aille chercher une encyclopédie...) tes données pour Europe (période et rayon) Merci
Le satellite tourne autour de Jupiter et pour Fg=M.V²/R c'estl'expressionque l'on me donne dans le DM...
D'accord, l'énoncé t'a trompé
L'énoncé indique m pour la masse d'un satellite ; pour être cohérent l'énoncé aurait dû indiquer
Fg= m.V²/R
Tu vas voir, ça va aller mieux
oups desolé faute de frappe ! c'est 6,71.105 c'est sur que si j me trompe en donnant le sujet on n'avanceras pas beaucoup...
a oui j'ai oublié sa aussi: La periode de revolution du satellite est la durée pour effectuer un tour complet autour de la planète
1) Tu vois que mon graphe n'est pas le même que le tien puisque j'ai trouvé un point aberrant...
2) Non tu remplaces M par m dans la formule de la force centripète
FG = m . v2 /R
FG : force centripète
m : masse d'un satellite
v : vitesse orbitale de ce satellite
R : rayon de l'orbite (supposée circulaire) de ce satellite
Très exactement, M étant la masse de Jupiter, que l'on cherche.
Il faut maintenant exploiter les autres données de l'énoncé :
attraction gravitationnelle
et bien sûr cette conclusion quand au graphe de T2 en fonction de R3. Kepler a dû mettre environ 15 ou 17 ans pour trouver cela... mais tu vas aller plus vite
Je corrige ce que je viens d'écrire. Tu as exploité ce que l'on peut tirer de l'attraction gravitationnelle puisque tu as trouvé que
v2 = G.M/R
Ce qu'il faut écrire maintenant, c'est un calcul de v (littéral bien sûr)
conclusion: La periode de revolution du satellite depend de son rayon orbital;plus son rayon est grand,plus la periodeest longue ...
Oui, c'est vrai mais tout à fait insuffisant. Tu ne peux poursuivre le problème avec cette conclusion.
Tu as tout ton temps pour recommencer tranquillement le graphe.
Eventuellement, avec une calculatrice ou un tableur, fais les quatre rapports (un pour chaque satellite) de T2 / R3
Prends ton temps, je n'aide que toi et j'ai mon temps
Ta proposition de 16:54 : non, on va tourner en rond...
De la formule
v2 = G.M/R
on va tirer M mais pour cela il faut une bonne conclusion à la première question !
Dis donc, qui t'as demandé d'utiliser une échelle logarithmique en abscisse ? Recommence avec des échelles linéaires en ordonnée et en abscisse...
de quoi une echelle logarithmique?(je sais pas ce que c'est). j'ai mis en puissance de dix pour que mon graph tienne sur ma feuille...
On ne se comprend peut-être pas bien.
Il faut absolument que l'échelle des abscisses (R3) soit linéaire
Voici quatre valeurs pour les abscisses :
7,52
30,2
123
668
Utilise-les pour un graphe avec une échelle linéaire pour les abscisses (et les ordonnées)
mais je voit pas le problem des puissance pour moi elles corespondent à 1016=160 000 000 000 000 000Km si je met 7,52 cette valeur sera inferieura 4,22.105
Afin de faire le graphe j'ai le droit (toi aussi) de prendre les échelles que je veux (pourvu qu'elles soient linéaires...) Donc j'ai le droit de tout diviser par 1016 Cela ne changera pas la forme de la courbe...
Sur du papier millimétré (ordinaire) il t'est demandé de tracer la courbe qui relie au mieux quatre points dont les coordonnées sont à peu près
(7,52 ; 18) (30,2 ; 73) (123 ; 295) (668 ; 1604)
Pas de salut tant que tu n'auras pas fait cela...
(A moins, comme je te l'ai proposé de calculer les rapports T2/R3 pour les quatre satellites)
Voilà !
Il faut connaître le coefficient de proportionnalité ; nous en avons besoin pour la suite. Le plus simple : tu calcules les quatre rapports
T2 / R3
(conseil : tout de suite en unités SI, donc T en secondes et R en mètres, je sais ça fait beaucoup mais les puissances servent à cela) et tu vas voir que tu trouves une même valeur. Laquelle ?
Nous sommes sur la bonne voie
Excellent ! Nous sommes d'accord, à condition de préciser l'unité : s2 / m3
Kepler (je t'en dirai peut-être plus tout à l'heure) n'avait ni ordinateur ni calculette... tu vois le travail... (et il a essayé des quantités de rapports avant de trouver celui qui "marche").
Retour à la question 2 :
Il faut établir une relation (très simple) entre v, R et T pour un même satellite et ce sera quasi fini
Non...
T c'est le temps mis pour parcourir une distance qui est le périmètre de l'orbite circulaire de rayon R...
Quelle est la vitesse ?
et pour la conclusion du 1 :La periode de revolution T est proportionel au rayon orbital R du satellite...
Non plus...
Pour la conclusion du 1
Le rapport du carré de la période au cube du rayon de l'orbite est constant
Maintenant on met tout ça dans un panier et on secoue
G.M / R = v2
v = (2 .R) / T
sachant que tu as établi que T2 / R3 est une constante, appelons-la k
d'où M = (littéralement d'abord)
Je pense que tu as fait une simple erreur de recopie
M = 42/G.k
En appelant k = T2 / R3 = 3,11.10-16 s2 / m3
Application numérique...
Je ne résiste pas au plaisir de t'envoyer ce petit extrait d'un grand texte de Kepler (paru en 1619) dans lequel il parle de la découverte de ce que nous appelons maintenant sa "troisième loi" :
"Après avoir trouvé les dimensions véritables des orbites, grâce aux observations de Brahé et à l'effort continu d'un long travail, enfin j'ai découvert la proportion des temps périodiques à l'étendue de ces orbites. Et si vous voulez en savoir la date précise, c'est le 8 mars de cette année 1618, que, d'abord conçue dans mon esprit, puis maladroitement essayée par des calculs, partant rejetée comme fausse, puis reproduite le 15 de mai avec une nouvelle énergie, elle a surmonté les ténèbres de mon intelligence, si pleinement confirmée par mon travail de dix-sept ans sur les observations de Brahé, et par mes propres méditations parfaitement concordantes, que je croyais d'abord rêver et faire quelque pétition de principe ; mais plus de doute : c'est une proposition très certaine et très exacte…"
Mon rêve : que soit enseignée l'histoire des sciences en même temps que la physique...
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