etude du mouvement de la lune autour de la terre
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TP DE PHYSIQUE P12 LA GRAVITATION UNIVERSELLE I- ETUDE DU MOUVEMENT DE LA LUNE AUTOUR DE LA TERRE La lune se trouve à une distance moyenne de 380 000 km de la Terre autour de laquelle elle a un mouvement quasi-circulaire uniforme (voir schéma cicontre). a) Dans quel référentiel est décrit ce mouvement ? Le principe d’inertie s’applique t-il dans ce référentiel ? b) En appliquant le principe d’inertie, dites si les forces appliquées à la lune se compensent ou non. c) Montrez que la réponse à la question b) permet de conclure qu’au moins une force s’exerce sur la Lune. La force d’attraction gravitationnelle notée F est une force qui s’exerce à distance entre 2 corps possédant une masse. d) Sur le schéma précédent, représenter la force d’attraction gravitationnelle F (T/L) exercée par la Terre sur la Lune. II- POURQUOI LA LUNE NE TOMBE T-ELLE PAS SUR LA TERRE ? Pour comprendre ce fait, nous allons étudier la chute d’un objet au voisinage de la terre en considérant que le poids P d’un objet représente la même force que la force d’attraction gravitationnelle F exercée par la Terre sur cet objet au voisinage de la Terre. Bureaucrispelraccourci vers dynamicfichierouvrir project2 (contenu dans crispel/dynamic). Initialiser vitesse modifier. Fixez valeur : 1 et angle : 0 (la valeur fixe celle de la vitesse initiale en m/s et l’angle fixe la direction du lancer par la mesure de l’angle, en °, entre Vo et l’axe des abscisses). Cliquez sur OK. Trajectoiretracé En conservant le même angle de 0°, donnez à V o les valeurs successives de 2m/s, 5 m/s, 10m/s, 30m/s, 50 m/s et 100 m/s sans effacer les différents tracés. a) Comment varie la portée du lancer (distance à laquelle retombe le projectile) lorsque la vitesse initiale augmente ? b) Si la vitesse initiale est suffisamment élevée, que peut-il se passer ? Et si elle est encore plus élevée ? La satellisation d’un corps autour d’un astre consiste à le lancer de façon à ce qu’il tourne indéfiniment autour d’un astre (la terre par exemple). c) Expliquez pourquoi, bien qu’elle soit constamment attirée par la Terre la Lune « ne tombe pas sur la Terre ? » III- CONDITIONS DE SATELLISATION DE LA LUNE Fichierouvrir lune Initialiser vitesse modifier Fixez valeur : 100 et angle : 90. Cliquez sur OK. Trajectoiretracé En conservant le même angle de 90° , faites varier la vitesse initiale en lui donnant successivement les valeurs suivantes : 100 m/s, 1030 m/s et 2000 m/s. Vous effacerez chaque fois la trajectoire précédente: trajectoireréinitialiser. a) Dessinez les différentes trajectoires obtenues : 100 m/s 1030 m/s 2000m/s b) Quelle est la vitesse de satellisation VS de la Lune autour de la Terre ? c) Que se passerait-il si la Lune ralentissait et prenait une vitesse bien inférieure à V S ? bien supérieure à VS ? Fixez la valeur de la vitesse à VS trouvée au b) et fixez l’angle à 45° puis à 120°. d) Je souhaite lancer un satellite de télécommunication autour de la terre. A l’aide d’un propulseur, je l’envoie dans l’espace puis je décide de le lancer. Expliquez comment je dois procéder. IV- LANCEMENT D’UN SATELLITE Fichierouvrir satellite. Ce satellite se trouve à une altitude de 30 000 km au dessus de la Terre. a) En modifiant la vitesse de lancement du satellite, trouvez la vitesse de satellisation (la trajectoire doit être circulaire et centrée sur la Terre). Diminuez l’altitude du satellite centralenewtonOKOKOK -1E7. à 10 000 km : Forcesdéfinir force b) Trouvez la nouvelle vitesse de satellisation. Quelle est l’influence de l’altitude d’un satellite sur sa vitesse de satellisation ? Un satellite géostationnaire est un satellite lancé à une altitude 42 000 km et à une vitesse de 3100 m/s. Réglez ces paramètres et lancez le satellite. Relevez le temps T qu’il met pour faire le tour de la Terre (une période). Convertissez cette période en heures. Quel est l’intérêt d’un satellite géostationnaire ?
