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Niveau troisième
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Retour de navette spatiale

Posté par
Raah
28-03-10 à 12:58

Bonjour à tous,
J'ai du mal avec cet exerice, pouvez-vous m'aider?
Merci d'avance!

Pour construire la station spatiale internationale [ISS], il est nécessaire d'utiliser une navette spatiale qui y achemine les astronautes et le matériel. Lorsqu'une navette spatiale retourne sur Terre, elle doit ralentir d'une vitesse initiale de 7 km/s environ à une vitesse finale à l'atterissage de 0.05 km/s : les couches de l'atmosphere freinent la navette.

1) Quelle énergie la navette possède-t-elle du fait de son mouvement?
2) La masse totale d'une navette américaine pour un voyage est de 113 tonnes. Déterminer la valeur de l'énergie cinétique de la navette lorsqu'elle est en orbite autour de la Terre.
3) Déterminer la valeur de l'énergie cinétique de la navette au moment de son atterissage.
4) Sous quelle forme est convertie l'énergie cinétique perdue du fait du freinage?
5) Expliquer la nécessité de mettre des tuiles réfractaires sur le flanc de la navette.

Posté par
Louisa59
re : Retour de navette spatiale 28-03-10 à 13:23

Bonjour

1) La navette possède une énergie cinétique du fait de son mouvement

2) Utilise la formule : Ecinétique = 1/2mV²

convertis les tonnes en kg et la vitesse en m/s

3) Utilise la même formule qu'en 2)

4) L'énergie cinétique de la navette au cours du freinage est convertie en énergie termique

5) Là, bof, je sais que les tuiles réfractaires protègent des fortes chaleurs mais après je sais pas

plus

Saur erreurs

Posté par
Louisa59
re : Retour de navette spatiale 28-03-10 à 13:24

Pardon, lire "thermique

Posté par
Louisa59
re : Retour de navette spatiale 28-03-10 à 13:25

et lire aussi sauf, décidément, le décalage horaire

Posté par
Raah
re : Retour de navette spatiale 28-03-10 à 13:26

Merci, et ne t'inquiètes pas pour les fautes
Peut-tu me donner un exemple pour la question deux s'il te plait?

Posté par
Louisa59
re : Retour de navette spatiale 28-03-10 à 13:35

Merci

voilà :

113 tonnes = 113 000 kg

7 km/s = 7 000 m/s


donc d'après la formule que je t'ai indiquée plus haut

Ecinétique = 1/2 * 113 000 * 7000² = ..... tu calcules
                        

Posté par
Raah
re : Retour de navette spatiale 28-03-10 à 13:39

Ecinétique =1/2* 113 000* 49 000 000
= 24 500 000*113 000

Euh, sa commence à faire beaucoup non?

Posté par
Louisa59
re : Retour de navette spatiale 28-03-10 à 13:45

1/2 * 113 000 = 56 500

56 500 * 49 000 000 = 2 785 500 000 000 joules (bien sûr tu savais)

puis : 2 785 500 000 000 => tu le mets sous forme de puissance de 10 , ok

Louisa

Posté par
Raah
re : Retour de navette spatiale 28-03-10 à 13:49

2,785512 joules
C'est bon?

Posté par
Louisa59
re : Retour de navette spatiale 28-03-10 à 13:50



génial

Posté par
Raah
re : Retour de navette spatiale 28-03-10 à 13:52

Mais pour la 3?

Posté par
Louisa59
re : Retour de navette spatiale 28-03-10 à 13:56

Ben tu fais la même chose, à part que la vitesse est 0.05 km/s convertie en m/s = 50 m/s

et tu reprends la même formule qu'en 2) toujours bien sûr avec les 113 000 kg, mais maintenant la

vitesse est de 50 m/s .

Tu vois ?

Posté par
Raah
re : Retour de navette spatiale 28-03-10 à 13:59

Ecinétique = 1/2 * 113 000* 50²
= 56 500 * 2500
= 141 250 000 joules
= 1,41258 joules

Ok?

Posté par
Louisa59
re : Retour de navette spatiale 28-03-10 à 14:01



Super, tu as bien compris

Posté par
Raah
re : Retour de navette spatiale 28-03-10 à 14:09

Merci!

Posté par
Louisa59
re : Retour de navette spatiale 28-03-10 à 14:11

De rien Raah

Ce fut un plaisir

Louisa

Posté par
gwendolin
re : Retour de navette spatiale 02-04-10 à 01:52

bonjour,

Citation :
Raah

Ecinétique = 1/2 * 113 000* 50²
= 56 500 * 2500
= 141 250 000 joules
= 1,41258 joules


ne serait-ce pas plutôt 1.4125*10^8 J?

Posté par
Louisa59
re : Retour de navette spatiale 02-04-10 à 02:27

Bonsoir

Ben oui tiens

Je l'avais dit Raah, même pas vu que tu avais oublié  * 10^

Citation :
puis : 2 785 500 000 000 => tu le mets sous forme de puissance de 10 , ok


J'aurai du agrandir l'écriture

C'est pas pire que 10 - 3 = 8

A charge de revanche

Posté par
J-P
re : Retour de navette spatiale 02-04-10 à 09:26

Ce que je vais écrire n'est probablement pas compréhensible pour un élève de 3ème mais devrait l'être par le prof qui a posé

cette question.

La vitesse donnée en orbite, soit de 7 km/s, est une vitesse dans un référentiel géocentrique et la vitesse donnée à l'atterrissage, soit 0,05 km/s est une vitesse dans un référentiel terrestre.

Calculer l'énergie cinétique de la navette en orbite dans un référentiel géocentrique et puis calculer l'énergie cinétique de la navette à l'atterrissage dans un référentiel terrestre ... Et oser penser que la différence des deux a été transformée en chaleur est du plus haut comique.
  
Il y a certes bien un échauffement considérable de la navette pendant sa phase de "revenue" sur Terre, mais cela ne se calcule pas du tout comme préconisé dans cet exercice.

La notion de référentiel est souvent mal comprise par les èlèves ... mais malheureusement pas seulement par eux.

Posté par
Louisa59
re : Retour de navette spatiale 02-04-10 à 21:29

Bonsoir J-P

Je n'ai pas compris ce que tu veux dire, l'énergie cinétique perdue du fait du freinage n'est donc pas

convertie sous la forme d'énergie thermique, c'est quoi alors ?

Pourtant en traversant les couches de l'atmosphère, la navette est freinée et perd de son altitude,

et moi je pensais que cette énergie qui est liée à la vitesse était convertie en chaleur, d'où l'énergie

thermique.

Citation :
Et oser penser que la différence des deux a été transformée en chaleur est du plus haut comique.


=> pourquoi tu dis ça ?

Tu préconises donc quoi pour le calcul ?

Merci

Louisa

Posté par
J-P
re : Retour de navette spatiale 03-04-10 à 13:27

Tu préconises donc quoi pour le calcul ?

Rien du tout.

Les vitesses de la navette en orbite et à son arrivée au sol sont données, à mon avis, dans des référentiels différents (même si ce n'est pas écrit) et alors ce qui est calculé est faux...
  



Posté par
Louisa59
re : Retour de navette spatiale 03-04-10 à 13:43

Bonjour J-P

Citation :
Rien du tout.
=>

Mais dis-moi ? Tu parles de l'énoncé, pas de ce que nous avons fait ?

Posté par
Boltzmann_Solver
re : Retour de navette spatiale 06-04-10 à 18:06

Petite minute culture pour la dernière question.

On appelle matériaux réfractaires, des matériaux (métaux, composites etc...) qui résiste bien à la chaleur. C'est à dire qui reste solide à de hautes températures (actuellement, un peu au dessus de 1000°C) et qui au besoin, peut absorber une très grande quantité d'énergie par ablation de matière via la sublimation des tuile durant la phase de rentrée. Dans les corps purs, on trouve quelques métaux comme le tantale ou le tungstène. Sinon, les matériaux actuels de ce type sont plutôt des alliages des métaux réfractaires ou des composites carbone/carbone ou carbone/SiC.

Conclusion, pour ta question, la nécessité des tuiles thermiques est lié à l'énorme quantité d'énergie à évacuer durant l'atterrissage à cause des frottements de la navette avec l'atmosphère et cela est encore plus vrai pour des sondes allant sur Jupiter par exemple.

Voilou.



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