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Niveau maths sup
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Mecanique physique niveau L1

Posté par Cloud (invité) 18-04-06 à 14:56

Bonjour, j'aurais une petite question sur un énoncé:

Une météorite de masse m a, très loin de la terre, une vitesse vecteur V0 dirigée le long d'un axe (Delta) qui passe à une distance b du centre T de la terre. La trajectoire de cette météorite esr déterminée uniquement par la force de gravitation terrestre. Elle passe à une distance minimale d de T à son périgée H. On supposera que le référentiel attaché à la terre est un référentiel d'inertie.
On veut déterminer en deça de quelle valeur de b la météorite s'écrasera sur la terre (ou se volatilisera dans l'atmosphère terrestre).

On me deamde les quantités physiques conersvées et la trajectoire.

Pour les quantités, je pensais à l'énergie cinétique et la trajectoire dans le plan (Delta)T, mais je ne sais pas le prouver

merci beaucoup de m'avoir lu, et merci encore plus si vous pouvez m'aider

Posté par
meak
re : Mecanique physique niveau L1 18-04-06 à 15:50

  Non, l'énergie cinétique n'est certainement pas constante, puisque, se rapprochant de la terre, la météorite perd de son énergie potentielle et accélère!!!
  L'énergie mécanique, par contre, est conservée, vu que la force de gravitation, seule force en jeu ici, est conservative (dérive d'un potentiel).
  Tu peux aussi essayer, comme pour les démonstrations de trajectoires des planètes, de voir si le moment cinétique de la météorite par rapport à la planète est constant (rappel: \delta=\vec {OM}\^{m\vec{v}}).
  Pour voir si une quantité est constante, une méthode consiste à la dériver et tu regardes si ce que tu obtiens est nul.

Meak

Posté par Cloud (invité)re : Mecanique physique niveau L1 19-04-06 à 15:26

merci beaucoup,

j'ai effectivement réussis à prouver que l'énergie mécanique est constante en prouvant que sa dérivée valait 0

mais je bloque vraiment sur les questions:

Quelle est la trajectoire de la météorite?

-> Je dirais tangeante à l'axe de la Terre, mais je ne suis vraiment pas sûr

Déterminer le moment cinétique de la météorite par rapport à T puis exprimer sa norme en fonction de m, b et de la vitese v(0)

-> Je connais l'expression générale du moment cinétique, j'ai m dedans, mais je n'arrive pas à y mettre b et v(0)....

merci beaucoup une fois encore

Posté par
meak
re : Mecanique physique niveau L1 19-04-06 à 18:29

Tu as montré que le moment cinétique était constant?

  Alors si c'est le cas, tu peux le calculer facilement en considérant que la météorite est très loin, avec justement b et v(0)

  \vec{OM}\^(m\vec v)

  Tu décomposes \vec{OM} en \vec{OH}+\vec{HM} où H est le projeté du centre de la terre sur la trajectoire de la météorite en l'absence de terre.
  Là, tu développe ton produit vectoriel, et comme HM est colinéaire à v0, ça fait un terme en moins, et le dernier terme tu sais le calculer!!!
\unitlength{1}\picture(175,100){~(50,50){\circle(25)}(1,50)~}

Posté par Cloud (invité)re : Mecanique physique niveau L1 19-04-06 à 18:52

merci beaucoup, je dois pouvoir me débrouiller vu qu'après ça c'est des maths

ultime question (désolé): pour prouver que le moment cinétique se conserve, il faut prouver que nous sommes en présence d'un système isolé? si oui, comment faire?

Posté par
meak
re : Mecanique physique niveau L1 22-04-06 à 12:11

"La trajectoire de cette météorite esr déterminée uniquement par la force de gravitation terrestre"
Donc en appliquant le principe fondamental de la dynamique, m\vec a={\vec F}_{gravitation}

Posté par Cloud (invité)re : Mecanique physique niveau L1 22-04-06 à 19:04

merci beaucoup

si je peux me permettre encore une question:

Est-ce que vous auriez une idée pour prouver que lorsque la météorite passe en H, la vitesse est orthogonale à TH ?

ça me paraît super logique, mais de là à le prouver

je pense utiliser le fait qu'en H, d est minimal, donc il y a peut être une histoire de dérivée qui s'annule... mais impossible d'écrire la formule générale de cette dérivée

merci

Posté par Cloud (invité)re : Mecanique physique niveau L1 23-04-06 à 15:06

Svp si vous pouviez m'apporter la réponse

merci beaucoup

Posté par
meak
re : Mecanique physique niveau L1 23-04-06 à 21:21

(1) si tu es dans un problème de physique, on peut t'accorder plus facilement que la vitesse est orthogonale à TH juste à cause du schéma

(2) mais sinon, prend D(a) la distance en fonction de l'angle que fait le vecteur (Terre,météorite) avec l'axe 0y par exemple.
  Cette distance est minimale pour un certain a0 avec D(a0)=d de l'énoncé
Alors comme en physique D est dérivable et qu'il y a un minimum en a0, la dérivée y est nulle et  donc la courbe admet une tangente horizontale.
Or les tangentes à la trajectoire réelle sont les mêmes que pour la courbe D dans un certain référentiel "terrocentrique". D'où l'orthogonalité!


PS: Même en sup/spé, ne te sens pas obligé de travailler le dimanche.



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