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Exercice Physique : mouvement des satellites

Posté par
lilou2035584
03-01-21 à 14:26

Bonjour j?ai vraiment besoin de votre aide, depuis le début de vacance je bloque sur cet exercice. J?ai réussi les deux premières mais je bloque sur les quartes dernières.

Soyouz est un lanceur russe dont la conception remonte au annees 1950. Ce lanceur est concu pour mzttte des modules habites et des satellites en orbite. Apres dix minutes de vol, a une altitude de pres de 220 km, le module soyouz est mis en orbite basse autour de la Terre. Puis apres des corrections orbitales, il rejoint l'orbite de la station spatiale international (ISS).

1)Indiquer quel référentiel est le plus adéquat pour réaliser l?etude de la trajectoire du module Soyouz.
2)Presicer quelle hypothèse on peut faire sur la nature des trajectoires du module et de ISS.
3) en utilisant la période orbital du module Soyouz, déterminer sa vitesse Vs
4) Démontrer l?expression suivante:
TS2 / (RT +hS)3 = TISS2 / (RT +hISS)3
5) Déterminer la valeur de la vitesse Viss. Le module peut rejoindre l?orbite de l?ISS en modifiant sa vitesse. Il passe d?une orbite basse à une orbite plus haute en empruntant une orbite de transfert.
6)Montrer que V2>V1

***Titre complété : merci de choisir un titre plus explicite la prochaine fois !***

Posté par
gbm Webmaster
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 14:31

Bonjour,

Bienvenue sur le forum. En vertu des règles, il faut que tu explicites ce que tu as été en mesure de faire : [***A LIRE AVANT D'AGIR***] Règles du forum

Ensuite, tu as des fiches de cours qui peuvent t'aider à avancer (clique sur la maison) : Mouvement dans un champ de gravitation

Posté par
lilou2035584
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 14:34

Ah oui désolé,
q1) Le référentiel géocentrique
q2) Nous pouvons supposé que les trajectoires du module et de l'ISS sont circulaires.

Posté par
gbm Webmaster
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 14:44

1. Ok
2. Ok

La suite (cf. fiche) ?

Posté par
lilou2035584
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 14:46

Je n'ai pas réussi la suite car je ne comprend pas comment calculer la vitesse alors que je n'ai aucun donner à part l'altitude et les minutes.

Posté par
lilou2035584
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 14:54

Je crois que j'ai compris, il faut utiliser v=d/t,
ce qui nous donne:
v=(2r)/t

Posté par
gbm Webmaster
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 14:55

Citation :
calculer la vitesse alors que je n'ai aucun donner à part l'altitude et les minutes.

Ceci me démontre bien que ton énoncé n'a pas été entièrement recopié => à corriger

Ensuite, as-tu regardé la fiche que je t'ai fournie (message du 03-01-21 à 14:31) ?

D'autre part, il faut détailler ton raisonnement et définir les notations utilisées

Posté par
lilou2035584
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 14:55

Oui je suis en train de la regarder, elle est très bien faite merci.
Mais donc r correspond à 220km?

Posté par
gbm Webmaster
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 14:56

Citation :
Mais donc r correspond à 220km?

Non, en principe l'altitude est prise entre la surface terrestre et la satellite

Posté par
lilou2035584
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 15:00

Je pense que m'ont professeur c'est trompé et ne nous a pas donner toutes les données nécessaire pour faire l'exercices.
Il a probablement oublier une parti de l'enoncé.

Posté par
gbm Webmaster
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 15:01

C'est peut-être parce qu'il ne faut fournir qu'une expression littérale ?

Comme proposé dans la fiche. Je te laisse étudier la fiche pour détailler comment trouver cette expression

Posté par
lilou2035584
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 15:09

v=d/t
ce qui nous donne:
vs=(2r)/Ts
On sait que r=R+h, d'ou:
vs=(2(R+h))/T

Posté par
gbm Webmaster
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 15:12

Encore une fois (cela te sera très sévèrement reproché le jour du bac), il faut définir ses notations !

C'est quoi v ? d ? t ? r ? h ? T ?

Posté par
lilou2035584
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 15:20

ah oui c'est vrai merci,
v: la vitesse en km/h
d: la distance en km
t: le temps en heure
r: le rayon en km
T: la période de révolution en heure
h: l'altitude en km

Posté par
lilou2035584
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 15:30

c'est correct ?

Posté par
gbm Webmaster
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 15:43

lilou2035584 @ 03-01-2021 à 15:20

ah oui c'est vrai merci,
v: la vitesse de quoi ? en km/h
d: la distance entre quoi et quoi ? en km
t: le temps de quoi ? en heure
r: le rayon de quoi ? en km
T: la période de révolution de quoi ? en heure
h: l'altitude de quoi ? en km

Posté par
lilou2035584
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 15:51

v: la vitesse du module en km/h
d: la distance séparant deux centres de graviter de deux corps A et B en km
r: le rayon de l'orbite en km
T: la période de révolution de la Terre en heure
h: l'altitude entre Soyouz et la Terre en km

Posté par
gbm Webmaster
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 15:56

Oui mais il faut adapter les notations à l'énoncé de l'exercice :

v = vitesse de Soyouz )= Vs d'après l'énoncé

d = r + h distance entre le centre de la Terre et le centre d'inertie de Soyouz
avec r le rayon terrestre (généralement noté Rt) et h l'altitude de Soyouz par rapport à la surface terrestre

T = période orbitale du module Soyouz

Et dans ces conditions, ce que tu as écrit dans ton message du 03-01-21 à 15:09 est correct

La suite ?

Posté par
lilou2035584
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 16:19

D'après la troisième loi de Kepler:
vs=(2r)/Ts=(G*(Mterre/r)
Ts=2*(r^3)/(G*Mterre))
ce qui nous  donne:
Ts^2=4^2*((r^3 )/(G*Mterre))
T^2/(Rterre+hs)^3=(4^2)/(G*Mterre)
Donc:
T^2/(Rterre+hs)^3=(4^2)/G*Mterre

Pareil pour T^2iss/(Rterre+hiss)^3= (4^2)/G*Mterre

Ce qui prouve que:
TS2 / (RT +hS)3 = TISS2 / (RT +hISS)3

G: constante de gravitation universelle :6,67*10^-11 N.m^2.kg^-2
Mterre: masse de la Terre en kg

Vraiment désolé si j'ai pris beaucoup de temps c'est très compliqué d'ecrire des formules.

Posté par
lilou2035584
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 16:27

q5) (On refait comme pour la question 3)
v=d/t
ce qui nous donne:
viss=(2r)/Tiss
On sait que r=R+h, d'ou:
vs=(2(Rterre+hiss))/Tiss

Avec:
viss : vitesse de l'ISS
d = r + h : la distance entre le centre de la Terre et le centre d'inertie de l'ISS
avec r le rayon terrestre et h l'altitude de l'ISS par rapport à la surface terrestre
T : période orbitale de l'ISS

Posté par
lilou2035584
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 16:43

q6) D'après la deuxième loi de Kepler :
Le segment de droite reliant le centre de gravité de la Terre et du satellite balaie des aires égales pendant des durées égales.
la valeur de la vitesse du satellite le long de sa trajectoire elliptique autour de la terre n'est donc pas constante ,elle est plus grande lorsque le satellite est proche de la terre que lorsqu'elle en est éloigné.
Donc v2>v1

je ne sais pas si c'est compréhensible

Posté par
gbm Webmaster
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 16:57

Pour écrire les formules, le plus simple sera d'apprendre à utiliser le Latex les prochaines fois :

attentionextrait de c_faq la FAQ du forum :

Q10 - Puis-je insérer des symboles mathématiques afin de faciliter la lecture de mon message ?



4. Ce que tu as fait est bien compliqué et je ne pense pas que tu as vu en classe comment démontrer la 3ème loi de Kepler ?

D'autre part, tu n'expliques pas comment tu parviens aux formules suivantes :

Citation :
vs=(2r)/Ts=(G*(Mterre/r)
Ts=2*(r^3)/(G*Mterre))
ce qui nous donne:
Ts^2=4^2*((r^3 )/(G*Mterre))
T^2/(Rterre+hs)^3=(4^2)/(G*Mterre)


5.

lilou2035584 @ 03-01-2021 à 16:27

q5) (On refait comme pour la question 3)
viss=diss/Tiss
ce qui nous donne:
viss=(2r)/Tiss
On sait que r=Rt+hiss, d'ou:
vs=(2(Rt+hiss))/Tiss

Avec:
viss : vitesse de l?ISS
diss = Rt + hiss : la distance entre le centre de la Terre et le centre d'inertie de l?ISS
avec r le rayon terrestre et h l'altitude de l?ISS par rapport à la surface terrestre
Tiss : période orbitale de l?ISS


6. L'énoncé ne précise pas ce que sont V1 et V2 ?

Posté par
lilou2035584
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 17:04

Si on a déjà vu la 3 eme loi de Kepler en classe. Et si on sait qui est v1 et v2 grâce au schéma mais j'ai oublier de vous l'envoyer désolé

Exercice Physique : mouvement des satellites

Posté par
gbm Webmaster
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 17:46

Un commentaire car je viens de m'en apercevoir : il n'est pas autorisé de poster le même exercice à plusieurs endroits en même temps :

Je te demanderai donc d'aller préciser sur l'autre site que tu reçois déjà de l'aide ici

Posté par
lilou2035584
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 17:50

Ah désolé je pensai qu'il n'était pas autorisé de le poster deux fois sur ce site.

Posté par
gbm Webmaster
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 17:51

Préviens-les que tu es déjà aidé(e) ici et on continue :

attentionextrait de c_faq la FAQ du forum :

Q03 - Pourquoi ne faut-il pas faire du ''multi-post'' ?



4. OK, dans ce cas, et avec l'aide de la fiche tu peux démontrer les expressions suivantes ( l'astre central étant la Terre et les orbites de Soyouz et de l'ISS étant supposées circulaires ) :

\dfrac{T_S^2}{(R_t +h_S)^3} =\dfrac{4 \pi ^2}{G \times M_t} pour Soyouz

\dfrac{T_{ISS}^2}{(R_t +h_{ISS})^3} =\dfrac{4 \pi ^2}{G \times M_t} pour l'ISS

M_t étant la masse de la Terre, G la constante universelle de la gravitation

5. Faite

6. Il faut que tu utilises la deuxième loi de Képler (loi des aires) pour y répondre

Posté par
lilou2035584
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 17:57

Oui pour la 6 je l'ai déjà fait, mais du coup c faux?

Posté par
lilou2035584
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 18:05

Au poste de 16h 43

Posté par
gbm Webmaster
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 18:20

Pour la 6 je le reformulerais plutôt ainsi et j'illustrerais les propos à l'aide d'un schéma :

D'après la deuxième loi de Kepler (ou loi des aires), le mouvement de chaque satellite est tel que le segment de droite reliant le centre de la Terre et le satellite balaie des aires égales pendant des durées égales :

Exercice Physique : mouvement des satellites

La distance A1A2 est inférieure à la distance B1B2.
Les durées de parcours entre les points A1 et A2 puis B1 et B2 sont égales.

Donc la vitesse moyenne entre les points A1 et A2 (= v1) est supérieure à celle entre les points B1 et B2 (= v2) : v1 > v2 (il y a une erreur dans ton énoncé ?)

Posté par
lilou2035584
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 18:25

Oui moi aussi je me suis dit que c'etait une erreur, mais j'ai vérifié et c'est bien ce qui est écrit sur mon polycopié: montrer que v2>v1.
Du coup c'est possible que ce soit une erreur venant du professeur.

Posté par
lilou2035584
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 18:27

Mercii beaucoup pour votre aide, je n'y serais pas arriver sans vous. Merci encore

Posté par
gbm Webmaster
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 18:33

lilou2035584 @ 03-01-2021 à 18:25

Oui moi aussi je me suis dit que c'etait une erreur, mais j'ai vérifié et c'est bien ce qui est écrit sur mon polycopié: montrer que v2>v1.
Du coup c'est possible que ce soit une erreur venant du professeur.

Possible erreur de recopie en effet

lilou2035584 @ 03-01-2021 à 18:27

Mercii beaucoup pour votre aide, je n'y serais pas arriver sans vous. Merci encore

Je t'en prie mais du coup c'est OK pour la question 4 ? Tu as su reprendre avec la fiche ?

Posté par
lilou2035584
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 18:41

Oui merci et désolé de vous avoir pris autant de temps je vous souhaite une bonne soirée

Posté par
gbm Webmaster
re : Exercice Physique : mouvement des satellites 03-01-21 à 18:53

Ca marche, bonne soirée également et à une prochaine fois !



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