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Vitesse d'un satellite

Posté par
flo20-1
08-04-12 à 15:06

Bonjour,

un satellite artificiel, assimilé à un point matériel de masse m, est en mouvement circulaire autour de la Terre dans le référentiel géocentrique lié au centre de la Terre et à trois étoiles lointaines. T est la durée que met le satellite pour faire le tour de la Terre, et r est la distance du satellite au centre de la Terre.
Du fait de son éloignement du sol, son énergie potentielle de pesanteur a pour expression: Epp= -G*((m*MT)/r)
où G est la constante de gravitation de MT la masse de la Terre.
Comme tous les satellites terrestres, il vérifie la relation:
(r^3/T²)=G*(MT/(4*pi)²)
1. Exprimer en fonction de r et T la vitesse v du satellite.
2. En déduire l'expression de son énergie cinétique en fonction de m, r et T.
3. a. Montrer que l'énergie potentielle de pesanteur Epp du satellite est reliée à l'énergie cinétique Ec par la relation Epp=-2Ec.
b. Exprimer l'énergie mécanique Em du satellite uniquement en fonction de son énergie cinétique
4. Lors de l'entrée dans la haute atmosphère, le satellite subit des forces de frottements qui ont pour effet d'abaisser son énergie mécanique. Montrer que, paradoxalement, l'engin voit sa vitesse augmenter.

Je n'arrive pas à exprimer la vitesse en fonction de r et de T. pouvez-vous m'aider svp?

Posté par
Coll Moderateur
re : Vitesse d'un satellite 08-04-12 à 15:43

Bonjour,

Quelle est la distance parcourue par le satellite pendant une durée T ?

Posté par
flo20-1
re : Vitesse d'un satellite 08-04-12 à 16:00

2*pi*r ah oui c'est vrai le périmètre de la Terre j'avais oublié donc v= 2pir/T?

Posté par
Coll Moderateur
re : Vitesse d'un satellite 08-04-12 à 16:06

Oui... mais ce n'est pas le périmètre de la Terre.

r est la distance du satellite au centre de la Terre et l'orbite est supposée circulaire.
Donc 2..r est le périmètre de l'orbite, c'est-à-dire la distance que le satellite parcourt pendant une période T pour une rotation complète (référentiel géocentrique)

Sa vitesse est donc bien v = 2..r / T

Réponse à la deuxième question ?

Posté par
flo20-1
re : Vitesse d'un satellite 08-04-12 à 16:14

Ec= (1/2)*m*((4pi²*r²)/T²)

Posté par
Coll Moderateur
re : Vitesse d'un satellite 08-04-12 à 16:20

Exact !

\Large E_c\,=\,\frac{1}{2}\times m \times \frac{4 \times \pi^2 \times r^2}{T^2}

Réponse à la question 3a ?

Posté par
flo20-1
re : Vitesse d'un satellite 08-04-12 à 16:28

Ec= (1/2)*m*((4pi²*r²)/T²)
Ec= (1/2)*m*(GMT/r)
Ec= (1/2)* -Epp
Epp = -2Ec

Em= Epp+Ec
Em = -2Ec+Ec
Em= -Ec

Après pour la dernière je ne comprends pas

Posté par
Coll Moderateur
re : Vitesse d'un satellite 08-04-12 à 16:38

Excellent !

Question 4 (elle suit la question 3, comme d'habitude )

Tu viens de trouver une expression de l'énergie mécanique :

Em = - Ec

A cause des frottements de rentrée dans l'atmosphère, l'énergie mécanique diminue
Que cela signifie-t-il pour l'énergie cinétique ?

Posté par
flo20-1
re : Vitesse d'un satellite 08-04-12 à 16:53

Qu'il y a un changement de signe -Em=Ec

Posté par
Coll Moderateur
re : Vitesse d'un satellite 08-04-12 à 17:26

Em est liée à Ec par la relation Em = - Ec

Vitesse d\'un satellite

Que devient Ec quand Em diminue ?



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