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Niveau seconde
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Exercice concernant la gravitation universelle

Posté par
Milaydy
13-03-10 à 15:29

Bonjour
Je n'arrive pas à m'en sortir avec les forces, donc je ne sais pas si ce que j'ai fait est juste.
Alors si quelqu'un pourrais m'aider, et vérifier mes réponses ??

[Structure du lanceur Ariane V]

Une fois chargé du satellite à placer en orbite, la masse totale du lanceur européen Ariane V atteint 745 tonnes. Haut d'une cinquantaine de mètres, le lanceur comprend un module central à propulsion liquide, et deux gros boosters à poudre. L'étage principal cryotechnique (ou EPC) est situé au centre de la structure. L'EPC contient 26 tonnes de dihydrogène et 132 tonnes de dioxygène liquides, ce qui représente une masse totale de 170 tonnes. Le moteur Vulcain de cette étage fonctionne pendant 9mn et 50s environ.
De chaque côté de l'EPC ce trouvent les deux étages d'accélération à poudre (ou EAP). Chaque EAP contient 237 tonnes de carburants, pour une masse totale de 277 tonnes. Les deux étages sont largués à 65km d'altitude, après deux minutes de combustion environ.
Le satellite à placer en orbite est situé au-dessus de l'étage principal dans le composite supérieur, dont la masse sans le satellite est de 14,5 tonnes. La séparation entre le composite supérieur et l'étage principal a lieu à une altitude de 145km.

1)a.*Quelle est la valeur de la force gravitationnelle F exercée par la Terre sur le lanceur au décollage ? *sur le lanceur juste avant le largage des deux EAP ?
b. Quel est le rôle des deux propulseurs à poudre ?

2)a.Déterminer la masse du satellite embarqué par Ariane V.
b.La comparer à la masse totale du lanceur au décollage.

3)Calculer la valeur de la force gravitationnelle F' exercée par la Terre sur le satellite à 145km d'altitude.

Mes réponses :
1)a.* F = G x M(Terre) x M(lanceur)/ (Tl)²
F =  6,67.10^-11 x 5,98.1O^24 x 724.10^3 / 50²
F = 2,89.10^20 / 50²
F = 1,16.10^17 N  
*J'ai remplacé 50² par 65000² ce qui me donne F = 6,84.10^10 N
b.Les propulseurs à poudre sont utilisés pour effectuer une poussée suffisante afin de faire décoller la fusée.

2)a. Satellite = Masse totale de la fusée - (MasseEPC + 2 x MasseEAP + Masse du composite supérieur sans satellite)
S = 745 - (170 + 2 x 277 + 14,5)
S = 745 - 738,5
S = 6,5 tonnes
b. Masse totale du lanceur = M(EPC) + 2 x M(EAP) = 170 + 2 x 277 = 724 tonnes
La masse du lanceur au décollage est nettement supérieur à celle du satellite.

3)Appelons "Ms" la masse du composite supérieur avec satellite, Ms = 14,5 + 6,5 = 21 tonnes
F' = G x M(Terre) x Ms / 145000²
F' = 6,67.10^-11 x 5,98.1O^24 x 21.10^3 / 145000²
F' = 8,38.10^18 / 145000²
F' = 3,98.1O^8 N

Voilà, alors merci d'avance à ceux qui vont ce pencher sur cette exercice.
=)

Posté par
lulu3324
re : Exercice concernant la gravitation universelle 14-03-10 à 10:51

Bonjour

1.a)- Au moment du décollage, le lanceur est encore posé sur la Terre... Donc en fait la force de gravitation exercée par la Terre sur le lanceur est égale...au poids du lanceur !!! Ca donne quoi alors?
  - Juste avant le largage, ton résultat est bon...

1.b) ok

Posté par
Milaydy
re : Exercice concernant la gravitation universelle 14-03-10 à 19:34

Bon alors là je comprends pas
F serait égal au poids du lanceur donc 724 Newton ? ou bien ?
Sinon merci lulu3324

Posté par
lulu3324
re : Exercice concernant la gravitation universelle 14-03-10 à 19:39

724 N ????? Comment trouves tu ce résultat ? non ca fait F= P = mg = 730*106 N

Posté par
Milaydy
re : Exercice concernant la gravitation universelle 14-03-10 à 19:49

Euh ... aucune idée j'ai probablement mal tapé sur la calculatrice
Mais je n'arrive pas a trouver ton résultat =(
Et que représente "mg" dans ton égalité ?

Posté par
lulu3324
re : Exercice concernant la gravitation universelle 14-03-10 à 19:58

oohhh ! allons !! mg c'est le poids !! Tu ne te souviens pas de l'expression :  P = mg ???

Posté par
Milaydy
re : Exercice concernant la gravitation universelle 14-03-10 à 20:08

Ah oui c'est vraiiiiiiiiiii

(Mais bon je viens juste de commencer ce chapitre, mais cette formule figure dans mon cours )
Maintenant je trouve ta réponse  !!!
Merci  

Posté par
lulu3324
re : Exercice concernant la gravitation universelle 14-03-10 à 22:22

2.a) ok
2.b) ok
3) ok

c'est bon !

Bon courage pour la suite !

Posté par
Milaydy
re : Exercice concernant la gravitation universelle 15-03-10 à 18:47

Merci beaucoup ... pour tout ^^ =D



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