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trajectoire d'une fusée masse variable

Posté par
aguares
18-02-12 à 15:26

Bonjour à tous, nous sommes actuellement en train de plancher sur un TIPE concernant la trajectoire d'une fusée, depuis son site de lancement jusqu'à l'orbite basse de largage de satellite (un peu plus de 200km)

On part de l'équation :
ma = Poussé + Poids     qui découle de propriétés démontrées dans un travail préparatoire.

m est une fonction du temps et correspond à m = m0-qt
q=dm/dt et est pris comme étant constant. (la variation de masse est constante)

On a ensuite projeté ces forces dans un repère orthonormé, avec le poids dirigé verticalement vers le bas et la poussé faisant un angle avec la verticale.

cela nous donne (dans le repere z,y z ascendant) :
az= (P.sin())/m - g
ay= (P.cos())/m

Ensuite nous cherchons à intégrer pour avoir la vitesse :
Mais étant donné que m est fonction du temps, est ce juste de dire que etant donné que l'integrale de 1/m est -q.ln(mt) (calculée par nos soins)

vz = (-P.sin().ln(mt))/q - gt + V0.sin()

vy = (-P.cos().ln(mt))/q + V0.cos()

Est ce que jusque la nous avons juste ? Et est il possible d'avoir z en fonction de y ? Nous bloquons sur ce sujet depuis pas mal de temps déjà.
Apres si quelqu'un à d'autres idées d'angle d'attaque nous sommes preneur

Une bonne journée à tous !

Edit Coll : forum modifié

Posté par
J-P
re : trajectoire d'une fusée masse variable 18-02-12 à 16:30

Il me semble qu'il y a confusion entre sinus et cosinus car l'angle de poussée et mesuré par rapport à la verticale.

Et on n'a pas le droit de considérer m comme une costante pour intégrer par rapport au temps ... puisque m varie avec le temps.

-----
Avec P la poussée supposée constante.

Fz = P.cos(alpha) - mg = P.cos(alpha) - (mo - qt).g (en considérant g comme constant, puisque l'altitude max reste < < Rt)

Fy = P.sin(alpha)

az(t) = [P.cos(alpha) - (mo - qt).g]/(mo - qt)
ay(t) = P.sin(alpha)/(mo - qt)

az(t) = P.cos(alpha)/(mo - qt) - g
ay(t) = P.sin(alpha)/(mo - qt)

dvz/dt = P.cos(alpha)/(mo - qt) - g

vz = S [P.cos(alpha)/(mo - qt) - g] dt (S pour le signe intégrale)

vz = -(P/q).cos(alpha) * ln|mo - qt| - gt + k
vz(0) = 0 --->   -(P/q).cos(alpha) * ln|mo|  + k = 0
k = (P/q).cos(alpha) * ln(mo)

vz(t) = (P/q).cos(alpha) * ( ln(mo) - ln(mo - qt)) - gt

vz(t) = (P/q).cos(alpha) * ln(mo/(mo - qt)) - gt

Vy(t) = S P.sin(alpha)/(mo - qt) dt

Vy(t) = -(P/q).sin(alpha).ln(mo - qt) + K'
Vy(0) = 0 ---> K' = (P/q).sin(alpha).ln(mo)

Vy(t) = (P/q).sin(alpha).(ln(mo) - ln(mo-qt))

Vy(t) = (P/q).sin(alpha).(ln(mo/(mo-qt))

Attention que cela est écrit dans un référentiel terrestre ... qui a été supposé galiléen.
Voir si cela correspond à ce qui était voulu et si cela n'entraîne pas de trop grosses erreurs.
-----

Toutes erreurs incluses.

Rien relu.

Posté par
aguares
re : trajectoire d'une fusée masse variable 19-02-12 à 17:15

Oups au temps pour moi, erreur de ma part dans l'ennoncé, l'angle est bien pris par rapport à L'HORIZONTAL et non par rapport à la verticale :s

Aprés avoir refait le calcul en posant q = dm/dt donc dt = dm/q on retombe bien sur tes équations de la vitesse finale (on a intégré entre 0 et t) et de plus si on calcule la vitesse instantannée au cours du temps, on retombe bien sur l'equation de Tsiolkovski.

Par contre pour ce qui est du calcul des coordonnées, on a noté que ln(mo/(mo-qt)) était égal à ln(mo)-ln(mo-qt)
Dans cette équation, nous avons ln(mo)constant.
Cela nous donne donc :

Vy(t) = P/q cos() ln(mt/mo)   en notant que p/q est égal à Vejec ou Vejec est la vitesse d'ejection des gaz.
On a :

Vy(t) = Vejec cos() (ln(mt)-ln(mo)
on développe :

Vy(t) = Vejec cos()ln(mt) - Vejec cos()ln(mo)

On a noté que l'intégrale de ln(mo-qt) entre 0 et t valait :
ln(mo-qt) = -((mo-qt)ln(mo-qt))/q - t + (mo.ln(mo))/q

On obtient donc pour y :

y(t) = Vejec cos() ( (mo.(ln(mo/(mo-qt))/q + t.ln(mo-qt) - t - t.ln(mo) )

Et c'es à ce niveau la qu'on bloque, on n'arrive pas à retomber sur la formule de l'altitude instantannée de tsiolkovki...
Avons nous au moins la bonne intégrale de départ ? Aprés le reste doit etre purement calculatoire mais si le début est faux c'est sur qu'on y arrivera jamais

Pour ceux qui ne connaissent pas la formule de tsiolkovki par coeur :p celle ci nous dit :

H(t) = t.Vejec - (Vejec.mo)/q . ln(R(t))/Rt - 1/2 gt²

Posté par
aguares
re : trajectoire d'une fusée masse variable 19-02-12 à 17:16

Et deja un grand merci pour tes réponses ami J-P

Posté par
aguares
re : trajectoire d'une fusée masse variable 19-02-12 à 18:12

on oublie tout ça, je viens de voir que je me suis planté et que je suis parti de ln(mt/mo) au lieu de ln(mo/mt)
Je recommence tout ça maintenant ça devrait aller, désolé pour tous ces posts :s



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