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énergie cinétique, grand oral

Posté par
Vlar5
29-05-25 à 08:04

Bonjour,
Dans le cadre de mon grand oral en Physique-Chimie, je cherche à calculer l'énergie qu'il faut communiquer à une fusée en vol subirbital pour qu'elle atteigne 100 km (la limite de l'espace).
Peut-on utiliser le théorème de l'énergie cinétique ? En supposant que la vitesse finale est nulle et que seul le poids s'applique ? Dans ce cas que fait-on de la force de poussée ?
Merci par avance pour vos réponses.

Posté par
gts2
re : énergie cinétique, grand oral 29-05-25 à 09:33

Bonjour,

Je ne vois pas vraiment où est le problème : comment écrivez-vous le théorème de l'énergie cinétique ?

Il y a bien des problèmes, mais je suppose qu'on ne va rentrer dans ces "détails" : par exemple la masse d'une fusée est variable,  

Posté par
Vlar5
re : énergie cinétique, grand oral 29-05-25 à 10:21

Merci beaucoup pour votre réponse.

S'il n'y avait que le poids appliqué à la fusée je saurais comment faire, sauf que je ne sais pas comment intégrer la force de poussée.
Le théorème de l'énergie cinétique s'écrirait ainsi : si on note A le point au décollage et B le point de la trajectoire à 100km :
Ec(B) - Ec(A) = travail du poids + travail de la force de poussée
Comme Ec(B) peut être considéré comme nul (je pense), on a -Ec(A) = travail du poids + travail de la force de poussée
Je cherche à calculer Ec(A). Comment calculer le travail de la force de poussée ? J'ai vu des calculs où ils ne l'incluaient pas mais il me semble difficile de la négliger.

Oui je ne pense pas rentrer dans les détails de la masse variable ou des forces de frottements.

De plus, j'aimerais utiliser les intégrales pour calculer le travail du poids : est-ce que cette technique est ici inutile ? Peut-on considérer le poids comme constant ?

Je vous remercie de l'aide que vous m'apportez.

Posté par
gts2
re : énergie cinétique, grand oral 29-05-25 à 10:45

Quand la fusée décolle, sa vitesse est nulle donc Ec(A)=0.
Tant qu'à Ec(B)=0, c'est vous qui l'imposez.
Quel est le problème que vous vous posez précisément ?

Ce qui donne immédiatement travail de la force de poussée=-travail du poids

Sur 100 km (vs. 6400) la variation du travail du poids est de 100/6400=1,5 %. Vu le côté très approché de votre calcul, je ne suis pas sûr que le calcul d'intégrale soit nécessaire.

Posté par
Candide
re : énergie cinétique, grand oral 29-05-25 à 10:59

Bonjour gts2,

La question n'est pas claire.

Il est écrit "une fusée en vol suborbital ..." sous entendant" qu'elle est déjà en vol ...

Donc si on prend l'énoncé à la lettre, la fusée est déjà en vol mais à une vitesse trop faible que pour atteindre l'altitude de 100 km sans "apport" d'énergie.

Il faudrait donc connaître la vitesse de la fusée (en norme et en direction et sens) et sa position (altitude) pour calculer l'énergie à lui communiquer pour qu'elle atteigne une altitude de 100 km à vitesse nulle (les conditions initiales n'étant pas altitude 0 et vitesse nulle)

Il serait bon que vlar5 éclaircisse sa demande.

La fusée est-elle initialement au sol à vitesse nulle ou bien déjà en vol à une altitude et à une vitesse qu'il faut alors préciser.

Posté par
vanoise
re : énergie cinétique, grand oral 29-05-25 à 11:01

Bonjour à tous
Franchement : poster le même sujet sur plusieurs forums différents sans en avertir les aidants potentiels : pas très sympa et respectueux...

Posté par
Vlar5
re : énergie cinétique, grand oral 29-05-25 à 11:07

En fait j'aimerais calculer la masse de CO2 libérée au lancement de la fusée. Si j'ai l'énergie cinétique au décollage je peux la calculer avec le pouvoir calorifique de l'essence et l'équation de réaction.
C'est pour cela que je voulais calculer Ec(A). Dans ce cas peut-être qu'il faut prendre A le point juste après le décollage.

Pour répondre à Candide, désolé, ma question n'était effectivement pas claire. La fusée n'est pas déjà en vol, mais bien au sol à une vitesse nulle initialement et la question est de savoir quelle vitesse lui procurer pour qu'elle atteigne 100 km.

Posté par
gts2
re : énergie cinétique, grand oral 29-05-25 à 11:25

C'est vraiment pas clair :

Si vous prenez Ariane il n'y a pas de CO2 généré, si vous prenez StartShip c'est méthane+oxygène, pas vraiment de l'essence.

"au lancement de la fusée" donc Ec(A)=0 sans conteste.  

"quelle vitesse lui procurer" qu'entendez-vous par là ? Vous partez de v=0 pour aller à v=0, vous voulez dire la vitesse maximale atteinte, pourquoi pas, mais quel est le lien avec le CO2 libéré ?

L'énergie cinétique dépensée est nettement supérieure à la différence d'énergie potentielle de pesanteur.

Si vous voulez calculer la masse de CO2, il faut trouver des renseignements sur la fusée et éventuellement conclure avec votre calcul d'énergie potentielle de pesanteur pour montrer que le rendement est très moyen.

Il faudrait justifier aussi le contexte : pourquoi s'intéresser au vol d'une fusée sans satellisation ?



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