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Niveau seconde
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Trajectoire d'un projectile : mise en orbite d'un satellite

Posté par
Misstiff
20-02-07 à 22:05

Bonjour à tous! Je sollicite votre aide pour un exo que m'a donné mon prof et pour lequel je bloque au niveau des questions B et C... Voici l'énoncé : A l'aide d'un logiciel, on réalise la simulation de plusieurs trajectoires d'un satellite de masse m = 1,0 t. Il est lancé avec une vitesse initiale Vo tangente à l'orbite considérée, depuis un point P situé à une distance D du centre de la Terre. On se place dans le référentiel géocentrique.
A) Quelle est la valeur de la vitesse du lancement Vo du satellite pour obtenir la trajectoire 1 ? (Celle-ci je pense avoir réussi : j'ai répondu que sa vitesse initiale est nulle car le satellite tombe en chute libre)
B)  Pour une vitesse de lancement Vo = 2,8 km.s-1, le satellite est mis en orbite et décrit la trajectoire 3. Si on lance un satellite deux fois plus lourd avec une même vitesse initiale, quelle sera sa trajectoire ?
C) Que peut-on prévoir pour la valeur de la vitesse de lancement dans le cas de la trajectoire 2 ?

Et voilà le schéma que me fournit l'exo : (désolé pour le schéma très approximatif mais mon scanner est en panne et j'ai dû utiliser le logiciel PRINT  et le dessiner moi-même......)

Trajectoire d\'un projectile : mise en orbite d\'un satellite

Posté par
Coll Moderateur
re : Trajectoire d'un projectile : mise en orbite d'un satellite 20-02-07 à 22:19

Bonjour,

Félicitations pour le superbe schéma !

Oui pour la réponse à la question 1 (dans un référentiel terrestre)

Pour la question 2 : tu as certainement déjà vu des images du type sortie dans l'espace ou vues prises à l'intérieur d'un satellite habité ; il y a là quantité d'objets qui ont tous des masses différentes ; mais ils ont tous la même vitesse initiale ; suivent-ils des trajectoires différentes ? Au contraire suivent-ils tous la même trajectoire si bien que l'on croit qu'ils flottent les uns par rapport aux autres ?

Bien sûr la réponse peut faire appel à certaines "formules" que tu as dans ton cours. De quelle formule disposes-tu pour répondre ? Une formule attribuée à Newton et qui donne la vitesse sur une orbite circulaire parcourue en un temps (la "période") T quand l'astre responsable de l'attraction a une masse M ? Cette formule conviendrait ; tu remarques que la masse du satellite n'intervient pas.

Que dis-tu pour la question 3 ? Tu as su répondre à la question 1 ; cela devrait te mettre sur la voie.

Posté par
Misstiff
re : Trajectoire d'un projectile : mise en orbite d'un satellite 21-02-07 à 18:00

Bonjour à tous!

Tout d'abord merci à Coll d'avoir donné un peu de son temps pour m'aider.

A l'aide des pistes qui m'ont été fourni et de mon cours, je suis parvenue à cette conclusion (merci de la corriger si je me trompe...):

B) Si on lance un satellite deux fois plus lourd avec la même vitesse initiale celui-ci effectuera la même trajectoire : c'est-à-dire la 3. Il est mis en orbite autour de la Terre et devient un satellite artificiel : c'est une orbite circulaire. Sa vitesse est alors constante. La masse du projectile n'a donc aucune incidence sur sa trajectoire (merci, encore une fois, à Coll qui m'a permis de comprendre grâce à l'exemple des objets qui flottent les uns par rapport aux autres...).
Cependant, je ne vois dans mon cours aucune formule attribuée à Newton et en rapport avec l'exercice...(la seule formule de Newton qui apparaît dans ce chapitre est la loi de la gravitation universelle pour deux corps ponctuels... Et ile me semble qu'elle ne m'est d'aucune utilité ici... merci de me corriger si je me trompe...)

C) Pour cette question, j'en suis arrivée à la conclusion que pour de faibles valeurs de la vitesse initiale, le projectile retombe sur la Terre.

Voilà donc mon raisonnement...

Merci à tous ceux qui prendront un peu de temps pour me répondre.  

Posté par
Coll Moderateur
re : Trajectoire d'un projectile : mise en orbite d'un satellite 21-02-07 à 20:10

Tout est bon !

Je vais te faire une confidence : les "formules" ce n'est pas le plus important en physique ; le plus important c'est de comprendre. Et tu sembles avoir compris.

Je te donne quand même la formule à laquelle je faisais allusion (elle se déduit de celle dont tu parles ; cette démonstration viendra en son temps).
La vitesse v nécessaire pour qu'un satellite tourne sur une orbite circulaire, à une distance R du centre d'un astre de masse M est

3$ v \,= \,\sqrt{\frac{GM}{R}}

v est en m.s-1
G est la constante de la gravitation universelle = 6,67.10-11 N.m2.kg-2
M est la masse de l'astre, en kg
R est le rayon de l'orbite, en m

Tu remarques que la masse de l'objet en orbite n'intervient pas !

Posté par
Misstiff
re : Trajectoire d'un projectile : mise en orbite d'un satellite 21-02-07 à 22:22

Eh bien merci mille fois pour ton aide précieuse Coll...! J'espère que ce topic aidera d'autres personnes en difficulté comme je l'étais....

Posté par
Coll Moderateur
re : Trajectoire d'un projectile : mise en orbite d'un satellite 23-02-07 à 07:51

Je t'en prie
Chaque nouveau problème résolu est un enrichissement du forum ! A une prochaine fois !



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