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Horloge et GPS

Posté par
lauriana
12-03-13 à 14:18

Bonjour, j'ai un exercice à faire mais je n'y arrive pas.
Données: les referentiels seront supposés galiléen.
         .(1+x)1+x si valeur absolu de x est petit devant 1.
         .les signaux GPS se propagent à la célérité c=3,00*108 m.s-1
         . t'=(t0)/[1-(v²/c²)]
         .les satellites GPS se déplacent à plus de 20000km d'altitude et à une vitesse de 3874m/s. Leur horloge retardent alors de 7.1 microsecondes/jour = erreur de position de 2km/jour si elle n'était pas corrigé

1)a/ et b/ j'ai déjà fais.
2)a/ En approximant le mouvemet circulaire du satellite à un mvt rectiligne uniforme (valable sur de petites distances), exprimer la durée mesurée par l'horloge embarquée correspondant à une durée de un jour mesuré sur Terre.
2)b/ Retrouver la valeur du retard indiquée dans le texte .
3)a/ Montrer que la dérivée jounalière de 7.1 s engendre bien un incertitude de 2km sur la position du récepteur.
3)b/ En quoi est-il nécessaire de prendre en compte les effets relativistes pour les GPS?

Merci d'avance à ceux qui vont m'aider

Posté par
Coll Moderateur
re : Horloge et GPS 12-03-13 à 16:31

Bonjour,

Il est dommage que tu ne donnes pas l'énoncé entier ni tes réponses aux premières questions.
________

Pour une durée mesurée d'une journée, quelle est la durée propre d'une horloge qui se déplace par rapport à la première à la vitesse de 3 874 m.s-1 ? Les deux référentiels (celui dans lequel on mesure et celui dans lequel se trouve l'horloge) étant supposés en mouvement rectiligne et uniforme l'un par rapport à l'autre et donc galiléens tous les deux.

Posté par
lauriana
Horloge et GPS 13-03-13 à 11:00

Bonjour, je ne peux pas mettre l'enoncé car il s'agit de 3 textes.

Je n'ai pas bien compris l'exercice et je n'ai donc pas la reponse à cette question (je dois la calculer ou bien la trouver dans le texte ? Si c'est dans le texte, je n'ai pas de réponse   )

J'ai oublié de préciser qu'ici, c'est une horloge embarquée dans un satellite GPS.

Posté par
Coll Moderateur
re : Horloge et GPS 13-03-13 à 11:03

Tu dois faire le calcul.

Tu sais combien de secondes dure une journée.

Tu connais, par ton cours, la relation entre temps propre et temps impropre (temps mesuré)

Peux-tu écrire cette relation ?
Il faudra prendre quelques précautions avant le calcul numérique (précautions prévues par ce que tu as posté)

Posté par
lauriana
droites et plans de l'espace 13-03-13 à 12:48

Une journée = 86400 s

Relation entre le temps propre et temps impropre:
t=t0/1-(v/c)2 = .t0 (>1)
C'est la seul formule que j'ai pour l'instant.

Posté par
Coll Moderateur
re : Horloge et GPS 13-03-13 à 13:13

Mais il n'y a besoin de rien d'autre !

Le temps propre vaut donc :

\Delta t_0\;=\;\Delta t \times \sqrt{1\;-\;\frac{v^2}{c^2}}

v = 3 874 m.s-1
c 3.108 m.s-1

Je t'invite à calculer, avec ta calculatrice, le rapport v2 / c2
et ainsi à te persuader que ce rapport est vraiment "petit devant 1"

Comment vas-tu utiliser le conseil de l'énoncé :

Pour x \ll 1 alors (1\;+\;x)^{\alpha}\;\approx\;1\;+\;\alpha.x

Dans l'expression \sqrt{1\;+\;x}\;=\;(1\;+\;x)^{\alpha} que vaut \alpha   ?

Posté par
lauriana
Horloge et GPS 13-03-13 à 13:22

v²/c² =1,66.10-10

et =1/2

Posté par
Coll Moderateur
re : Horloge et GPS 13-03-13 à 13:31

Oui, v2/c2 1,67.10-10
ce qui est vraiment beaucoup plus petit que 1

et = 1/2
__________

Alors maintenant, c'est tout simple :

\large \Delta t_0\;\approx\;\Delta t.(1\;-\;\frac{1}{2}.\frac{v^2}{c^2})

et donc l'écart entre temps impropre (le plus long) et temps propre (le plus court) vaut

\large \Delta t\;-\;\Delta t_0\;\approx\;\frac{\Delta t.v^2}{2.c^2}

À toi pour l'application numérique ! (sachant que t = 86 400 s ) (n'oublie surtout pas l'unité du résultat ! )

Posté par
lauriana
Horloge et GPS 13-03-13 à 13:37

Mercii beaucoup

Posté par
Coll Moderateur
re : Horloge et GPS 13-03-13 à 13:45

Je t'en prie.
Mais nous n'en sommes qu'à la question 2b (et tu n'as pas donné ton résultat)
_________

Cette méthode de calcul doit être mémorisée.

Si tu avais cherché à calculer \Delta t_0\;=\;\Delta t \times \sqrt{1\;-\;\frac{v^2}{c^2}} tu n'y serais pas parvenu, parce que les calculatrices ordinaires ne travaillent pas avec un nombre de chiffres significatifs suffisant.
_________

Comment continues-tu ?

Posté par
lauriana
Horloge et GPS 13-03-13 à 13:59

Est-ce que c'est normal que j'ai trouvét0=86400s et t'=86400.00001s ?


Et je ne vois toujours pas comment répondre aux autres questions

Posté par
Coll Moderateur
re : Horloge et GPS 13-03-13 à 16:34

Que vaut \Large \frac{\Delta t.v^2}{2.c^2}\;=\;\rm{?}

Posté par
Bulbichou
Un peu d'aide svp... 17-03-13 à 17:35

Salut Lauriana,
Dis moi, j'ai le même devoir maison que toi, pourrais-tu m'éclairer sur la première question 1-a)b) stp ?

Merci d'avance !

Posté par
Ewen78
re : Horloge et GPS 10-04-19 à 16:23

Je relance le sujet



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