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Niveau maths sup
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Trajectoire elliptique (méca')

Posté par
Yumi
15-10-12 à 18:51

Salut tout le monde!!

J'ai un p'tit souci avec mon exo' de physiique, merci de bien vouloir m'aider... ^^
Enoncé : Le mvt du satelllite autour de la terre est elliptique. Ce mvt est décrit par les équations paramétriques
x = a cos(w.t) et y = b cos(w.t) (lire oméga au lieu de "w" )
On précise que a et b sont strictement positifs.

La première question me demande de trouver une équation de la trajectoire en coordonnées cartésiennes...

Du coup j'ai trouvé que \frac{x^2}{a^2}+ \frac{y^2}{b^2} = 1 (mais c'est parce que je savais le résultat, par contre je ne sais pas si on est censé le savoir pour traiter l'exo, car au pire j'peux le montrer je dis que cos(x)^2 + sin(x)^2 = 1, et je peux en déduire aisément ce que j'ai écrit ...

Pouvez vous m'aider sur ce point ?

merci d'avance.

Posté par
krinn Correcteur
re : Trajectoire elliptique (méca') 15-10-12 à 19:30

bonsoir,

Citation :
car au pire j'peux le montrer


pourquoi "au pire" ? en 'Sup, on te demande de démontrer les résultats, pas de les deviner.

mais là c'est immédiat, comme tu l'as remarqué.

(x/a) 2 + (y/b) 2 = cos2 wt + sin2 wt = 1

Posté par
Yumi
re : Trajectoire elliptique (méca') 15-10-12 à 19:35

Ok.

Par contre, je ne comprends pas la question suivante ... on me demande à quels instants t, la trajectoire est plus proche de la position (0,0). Il est où le point (0,0) sur une ellipse ? Et, je ne vois pas comment utiliser mon équation de trajectoire en fait...

Ne me donne pas la réponse, mais juste des pistes de réflexions stp.

Posté par
krinn Correcteur
re : Trajectoire elliptique (méca') 15-10-12 à 19:40

(0,0) c'est l'origine O du repère (Ox,Oy), non ?

et ton ellipse a pour équation dans ce repère: (x/a) 2 + (y/b) 2 = 1

ou encore la représentation paramétrique suivante:
x = a cos(w.t)
y = b cos(w.t)

Posté par
Yumi
re : Trajectoire elliptique (méca') 15-10-12 à 20:05

Merci de me redonner mes hypothèses

Non, en fait, moi j'avais pensé qu'on aurait pu dire que cos(w.t) = 0 et sin(wt) = 0 (mais ça c'est jamais possible ...). J'crois que je visualise mal la situation en fait ...

Posté par
Yumi
re : Trajectoire elliptique (méca') 15-10-12 à 20:06

oups... dans mon énoncé pour le y c'est y = b.sin(w.t) Au temps pour moi.

Posté par
krinn Correcteur
re : Trajectoire elliptique (méca') 15-10-12 à 20:09

Citation :
J'crois que je visualise mal la situation en fait ...


oui, fais un croquis et tu verras que O ne fait pas partie de l'ellipse.

Posté par
krinn Correcteur
re : Trajectoire elliptique (méca') 15-10-12 à 20:10

oui,

x = a cos(w.t)
y = b.sin(w.t)

je n'ai pas fait attention non plus

Posté par
Yumi
re : Trajectoire elliptique (méca') 15-10-12 à 20:14

En fait, on essaye de faire tendre x et y vers 0 nn ?

Posté par
krinn Correcteur
re : Trajectoire elliptique (méca') 15-10-12 à 20:16

mais non, tu restes sur l'ellipse (la trajectoire, c'est l'ellipse)
et on te demande le (ou les points) de l'ellipse le plus proche de O

(si j'ai bien compris)

Posté par
Yumi
re : Trajectoire elliptique (méca') 15-10-12 à 20:17

Ah! mais non, c'est seulement quand y vaut 0, car c'est "applati dans ce sens" ... (est ce toujours le cas soit dit en passant ?)

Posté par
Yumi
re : Trajectoire elliptique (méca') 15-10-12 à 20:19

Travaillons à partir de cette image ...

Trajectoire elliptique (méca\')

Posté par
krinn Correcteur
re : Trajectoire elliptique (méca') 15-10-12 à 20:24

normalement a est le demi grand axe, donc a> b

et les points cherchés sont les points M de l'ellipse vérifiant x(M) =0 y(M) = +/- b

Posté par
Yumi
re : Trajectoire elliptique (méca') 15-10-12 à 20:32

Ah...ben oui..^^

Du coup, on a que cos(wt) = 0 et sin(wt) = 1 (ici on traite le cas y(M) = b).

Donc wt = (Pi)/2 d'ou t = (Pi)/(2w) ? (raisonnement similaire pour -b, mais cette fois avec un moins ...)

Posté par
Yumi
re : Trajectoire elliptique (méca') 15-10-12 à 20:36

Mais ça m'étonne qu'on laisse le w... :/

Posté par
krinn Correcteur
re : Trajectoire elliptique (méca') 15-10-12 à 20:41

il faut résoudre en fait: cos(w.t) = 0

d'où
w.t = /2 + k k

si mes souvenirs sont bons

Posté par
Yumi
re : Trajectoire elliptique (méca') 15-10-12 à 20:45

Non, mais comme on a deux équations, on a ce que j'ai mis non ?!

Posté par
krinn Correcteur
re : Trajectoire elliptique (méca') 15-10-12 à 20:54

non, il y a une infinité de solutions

cos(w.t) = 0 w.t = /2 + k k entier

(et si cos wt = 0 alors forcément sin wt = +/- 1)

Posté par
Yumi
re : Trajectoire elliptique (méca') 15-10-12 à 21:15

J'comprends vraiment pas que comment j'en déduis t minimum...

Posté par
krinn Correcteur
re : Trajectoire elliptique (méca') 15-10-12 à 21:30

où est le problème: le mouvement du satellite est décrit par la loi horaire:

x = a cos(w.t)
y = b sin(w.t)

la trajectoire est donc une ellipse. Je suppose que a > b
si M est la position du satellite à l'instant t, la distance OM est minimale quand

x=0

donc

cos wt = 0

donc w.t = /2 + k k entier

donc t = ...

Posté par
Yumi
re : Trajectoire elliptique (méca') 15-10-12 à 21:33

D'ailleurs, si c'est t minimum il y a besoin de prendre en compte l'infinité de solutions, juste la première nn ?

Posté par
Yumi
re : Trajectoire elliptique (méca') 15-10-12 à 21:35

Donc t = PI/( 2w) + k'Pi avec k' = k/w

Posté par
krinn Correcteur
re : Trajectoire elliptique (méca') 15-10-12 à 21:35

ce n'est pas ce que tu as demandé!


Citation :
on me demande à quels instants t, la trajectoire est plus proche de la position (0,0).



maintenant si tu veux l'instant du premier passage au minimum, alors il faut faire k=0
et tu le trouves.

Posté par
Yumi
re : Trajectoire elliptique (méca') 15-10-12 à 21:47

Oui, mais du coup je l'ai avec w...

Posté par
krinn Correcteur
re : Trajectoire elliptique (méca') 15-10-12 à 22:23

mais w est une constante (une donnée du problème, comme c la vitesse de la lumière par ex. )

Posté par
Yumi
re : Trajectoire elliptique (méca') 16-10-12 à 11:40

Ok. Merci, mais j'ai pas fini, il me reste une question avec les équations polaires. J'essaye de le faire et je te poste ma réponse ce soir.



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