5ème – Matière - Espace pédagogique du Lycée Français de Murcie

10/03/2008 – 2nde – Physique – TP10
TP n°10 : Mouvements dans le référentiel géocentrique
Objectif : étudier le mouvement de certains corps dans le référentiel géocentrique qui ne sont soumis qu’à une
seule force, une force qui découle de l’interaction gravitationnelle.
A. Etude du mouvement de la Lune dans le référentiel géocentrique
A.1. Préliminaire
1° Qu’appelle-t-on le référentiel géocentrique ?
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La distance entre le centre de la Terre et le centre de la Lune est DT-L=381000km.
2° Faire un schéma de la trajectoire de la Lune (supposée circulaire) dans le référentiel géocentrique avec
l’échelle suivante : 1cm↔100000km. La Terre sera représentée par un point noté T, et la trajectoire de
la Lune (L) sera représentée en pointillé.
3° Que signifie les termes « révolution » et « orbite » en astronomie.
4° Donner l’expression de la distance L que parcourt la Lune en une révolution sur son orbite autour de la
Terre.
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La période de révolution de la Lune autour de la Terre est T = 27,3 jours
5° Donner l’expression de la vitesse de la Lune dans le référentiel géocentrique.
6° Calculer cette vitesse en m.s-1.
A.2. Vérification à l’aide du logiciel de simulation Dynamic®
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Double-cliquer sur l’icône « Dynamic » dans le bureau.
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Cliquer sur « Fichier » puis « Ouvrir » et sélectionner le fichier « Lune ».
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Cliquer sur « Initialiser » puis « vitesse » et sélectionner « Modifier ».
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Entrer la valeur de la vitesse obtenue dans la question 6° puis cliquer sur « OK ».
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Pour lancer la simulation, cliquer sur « Trajectoire » puis « Tracé ».
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Lorsque la Lune a effectué une révolution cliquer sur fin en bas à droite de la fenêtre.
7° Comment savoir si le calcul effectué à la question 6° est correct ?
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En cliquant sur « Outils » et en sélectionnant « Vitesse », on peut par un simple clic sur la trajectoire faire
apparaître le vecteur vitesse instantanée de la Lune.
8° Tracer le vecteur vitesse du centre de la Lune pour une position quelconque de celle-ci. Quelle est la
direction du vecteur vitesse instantané par rapport à la trajectoire quelque soit sa position ? Quel est le
sens du vecteur vitesse instantané par rapport à la trajectoire quelque soit sa position ?
A.3. Conclusion
9° Quelle est la nature du mouvement ?
10° Les forces appliquées à la Lune se compensent-elles ?
11° La lune n’est soumis qu’à une force : c’est la force de gravitation. Quel est l’effet de cette force sur la
Lune ?
Lycée Français André Malraux - Année scolaire 2007-2008
10/03/2008 – 2nde – Physique – TP10
B. Lancement d’un satellite artificiel
B.1. Mission à réaliser
Objectif : mettre en orbite un satellite à une altitude h=23620km
C’est-à-dire lui donner une trajectoire circulaire centrée sur le centre de la Terre
1° Faire un schéma montrant la Terre, le satellite, représenté par un point S, le rayon R T de la Terre et
l’altitude h du satellite avec l’échelle suivante : 1cm↔10000m.
2° Calculer la distance DT-S du satellite au centre de la Terre sachant que RT=6,38x103km.
3° Calculer la valeur de sa vitesse sachant que sa période T est de 14h20min.
B.2. Lancement du satellite
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Ouvrir le fichier « Satellite ».
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En procédant comme pour la simulation du mouvement lunaire, entrer la valeur de la vitesse du satellite puis
lancer la simulation.
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On peut contrôler la simulation avec les 3 boutons : Stopper / Relancer / Fin.
Vous obtenez un cercle centré sur le centre de la Terre ? Mission accomplie, bravo !
B.3. Influence de la vitesse de lancement (ou vitesse initiale)
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Simuler les trajectoire du satellite pour les vitesses suivantes :
0m.s-1 ; 2000 m.s-1 ; 6000 m.s-1.
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Pour chaque trajectoire modifier la couleur : Cliquer sur
après avoir modifié la valeur de la vitesse.
4° Décrire la nature de la trajectoire pour chaque valeur de la vitesse. Dans le référentiel géocentrique, la
trajectoire du satellite dépend-elle de sa vitesse de lancement ?
5° Pour une vitesse de 6000 m.s-1, quelle est la nature du mouvement du satellite lorsqu’il est très éloigné
de la Terre. Justifier à l’aide du principe d’inertie.
8° Pour les plus rapides : la masse de votre satellite était de 720 kg : modifier cette masse ( 1500 kg par
exemple ; chercher comment ! ) et simuler de nouveau sa trajectoire pour différentes vitesse orbitales ;
la masse du satellite a-t-elle une influence sur la trajectoire observée ?
C. Conclusion
En utilisant les résultats de ce TP, commenter la phrase suivante :
« Qui a dit que la Lune ne tombe pas sur la Terre ? Au contraire, elle tombe
dessus sans arrêt, mais la rate toujours… »
Lycée Français André Malraux - Année scolaire 2007-2008