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gravitation-formules de vitesses d'un satellite

Posté par
rttr
04-02-09 à 12:21

Bonjour à tous !!

Voila, j'ai une question à propos d'un exo qu'on a déjà fait en classe et que j'ai refais à la maison pour m'entrainer. Mon problème: j'ai untilisé une autre formule pour calculer la vitesse d'u satellite et je retombe presque sur le même réultat. C'est ça qui m'inquiète parce que si c'était complêtement autre chose d'accord, mais là c'est vraiment presque la même chose.
Enfin, je vous donne l'énoncé et les deux méthodes ( la mienne avec la première formule et l'autre faite en classe avec la deuxième formule )
Calculer la vitesse linéaire d'un satellite ( on connait la période de révolution grace à la question précédente: T=23h56m, ainsi que le rayon de l'orbite: r=4,21x10^7 )
Donc en refaisant l'exo, j'ai pris la formule V=(2r)/T et je trouve 3,07012x10^3
En classe, on a untilisé la formule V=(G0R2/42) et on a trouvé 3,073x10^3
Ah oui, G0 et R sont donnés...
Donc voila, je vois pas, on devrait trouver exactement la même chose normalement non ?
Est-ce que quelqu'un pourrait m'expliquer s'il faut plutôt utiliser une formule que l'autre...
Merci beaucoup, j'espère que j'ai été assez claire !!
rttr

Posté par
J-P
re : gravitation-formules de vitesses d'un satellite 04-02-09 à 14:04

Le calcul le plus simple est évidemment de diviser la circonférence de l'orbite par la periode de révolution comme tu l'as fait. (mais on ne donne pas toujours ces 2 données dans un problème)

On peut vérifier si les données du problème sont compatibles (donc si le rayon de l'orbite et la période de révolution du satellite sont compatibles avec les lois de la gravitation).
-----

Qu'est ce que c'est que Go et R ?
-----

Si, dans le référentiel du satellite, on exprime que la force d'attraction universelle de l'astre sur le satellite est égale et opposée à la force centrifuge due à la rotation du satellite autour de l'astre, on a:

GmM/R² = mv²/R

GM/R = v²

 V = \sqrt{\frac{GM}{R}}

Avec G = 6,673.10^-11 (SI) la constante de gravitation universelle.
Et R le rayon de l'orbite en m.
M est la masse de l'astre autour duquel tourne le satellite.
Pour la Terre M = 5,9742 . 10^24 kg
v la vitesse instantanée du satellite en m/s.

Donc ici, on aurait:  V = \sqrt{\frac{6,673.10^{-11}*5,9742 . 10^{24}}{4,21.10^7}} = 3077 m/s

Presque la même réponse que par le calcul que tu as fait.
C'est normal que ce n'est que "presque", c'est du à la précision avec laquelle on connait G, M, et aussi des valeurs données pour r et T.
Les données du problème (r et T sont donc compatibles avec les lois de la gravitation).

Pour voir si la seconde formule est correcte, il faut savoir les définitions de ce que tu appelles Go et R.
-----
Sauf distraction.  

Posté par
rttr
re : gravitation-formules de vitesses d'un satellite 04-02-09 à 14:34

merciii beaucoup pour cette explication détaillée !

alors, pour Go, je veux dire l'intensité du champ de pesanteur ( 9,81 ) et pour R le rayon de la Terre ( 6,37x10^6)

Donc si je comprends bien, on peut utilier les deux formules, si c'est r et T sont compatibles comme tu dis...c'est ça ?

Posté par
J-P
re : gravitation-formules de vitesses d'un satellite 04-02-09 à 14:50

S'il s'agit de l'intensité de la pesanteur au niveau du sol, alors c'est "go" et pas "Go"

Et dans ce cas, on aurait:

GmM/Rt² = m.go
go = GM/Rt²  (avec Rt le rayon de la Terre)
GM = go.Rt²

A partir de l'expression trouvée dans mon message précédent, soit :
v = racinecarrée(GM/R)
Avec R le rayon de l'orbite, on aurait:

v = racinecarrée(go.Rt²/R)
v = Rt * racinecarrée(go/R)

qui donnerait: v = Rt * racinecarrée(go/R)
v = 6,37.10^6 * racinecarrée(9,81/(4,21.10^7))
v = 3075 m/s ---> C'est bon.
-----
Si j'utilise la formule que tu as donnée et que Go est bien de ce que tu dis et R aussi, alors on ne trouve pas du tout cette réponse ??

Il y a un os quelque part.

De toute manière, la vitesse DOIT dépendre du rayon de l'orbite et d'après ce que tu écris, si Go et R sont bien ce que tu dis, ce n'est pas le cas.









Posté par
rttr
re : gravitation-formules de vitesses d'un satellite 04-02-09 à 16:25

hmmm...
Le "Go" que j'ai marqué tout à l'heure est bien "go", comme tu l'as dis.
Mais sinon je ne vois pas le problème car en utilisant les deux formules différentes je trouve bien "presque" la même chose et comme tu me l'as expliqué, c'est normal... Donc il y a tout qui va non ? Il y a peut-être une erreur d'écriture de ma part.
En tout cas tu as répondu à ma question qui était si on pouvait utiliser ces deux formules pour la même vitesse. La réponse est donc oui.
Merci beaucoup pour ton aide !

Posté par
J-P
re : gravitation-formules de vitesses d'un satellite 04-02-09 à 16:57

racine(go*R²/(4Pi²)) = racine(9,81 * (6,37.10^6)²/(4Pi²))  = 3175368 m/s

C'est ça que tu appelles "presque" la même chose comparé à 3075 m/s ?

Quoi que tu penses, la formule donnant v doit dépendre du rayon de l'orbite. Ce n'est pas le cas de la formule que tu proposes puisque pour toi R est le rayon de la Terre et go est aussi indépendant du rayon de l'orbite dans la formule proposée.

Il y a un os quelque part.



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