Lycée Pierre d’Aragon (Muret) Terminale S, enseignement obligatoire Les Lois de Kepler 1 Objectif. 2 Etudier les mouvements des satellites en orbite autour de la Terre Retrouver les lois de Kepler. Etude de la trajectoire de Mercure Première loi de Kepler 2.1 Utilisation des données du Bureau des longitudes. Ouvrir le programme « Ephemer » se trouvant dans l’atelier de votre classe . Ouvrir un navigateur internet, puis entrez l’URL du B.d.L. (Bureau des Longitudes) : « http://www.imcce.fr/» Dans le menu Ephémérides, choisir le générateur d’éphémérides (fig. 1). Sélectionner : Ephémérides générales de position des corps du système solaire Sélectionner les options suivantes : Fig. 1 Fig. 2 o Choix du corps (fig. 2) Planète : Mercure o Centre du repère ( fig 3): Héliocentre Fig. 3 o Plan de référence (fig 3): Ecliptique o Type de coordonnées (fig 4) Rectangulaires o Epoque des calculs (fig. 5) Date courante Nombre de dates : 88 Pas d’échantillonnage : 1 jour Type de coordonnées : rectangulaires Fig. 4 Appuyer sur Calcul. Au début du tableau obtenu choisir fichier résultats au format ASCII. Fig. 5 Page 1/3 Lycée Pierre d’Aragon (Muret) Terminale S, enseignement obligatoire (Fichier résultats au format ascii ) Sélectionner tout (Ctrl A) et copier (Ctrl C). De retour dans Ephemer, appuyer sur coller puis sur sauver vers Regressi comme nouveau fichier. 1. Quelle est l’allure de la trajectoire obtenue ? 2. Rappeler le référentiel d’étude et sa définition. 2.2 Deuxième loi de Kepler Eliminer les dates correspondant aux différentes position de mercure Dans l’onglet Mécanique de la boite de dialogue « coordonnées » cochez les vecteurs vitesse et accélération.. 1. Comment s’orientent les vecteurs accélération ? 1. Dans les coordonnées du graphe, choisir, dans les options de mécanique, un maximum de 10 vecteurs 2. Imprimer le graphe sur du papier à petits carreaux et délimiter sur ce graphe deux secteurs angulaires parcourus pendant le même temps. 2. Quelle conclusion peut-on en déduire concernant leurs surfaces ? 2.3 A la recherche de la masse du soleil. Dans la partie Grandeur de Regressi, relever les noms des grandeurs position, temps, composantes de la vitesses et l’accélération. Donner pour chaque grandeur l’unité associée. Donner une expression permettant de calculer la norme du vecteur accélération en m.s-2 ( on donne : une unité astronomique = 149,6 109 m ) A avec cette relation Créer une variable calculée Créer une variable Rcinv qui représente 1’inverse du carré de la distance de Mercure au soleil, en m-2 1 Tracer le graphe représentatif de A = f ( 2 ) soit A=f(Rcinv) ( Décocher r l’options « axes orthonormés ). Modéliser le graphe par a1=K*Rcinv. 1. En appliquant la seconde loi de Newton, donner l’expression de l’accélération de Mercure. 2. A l’aide la modélisation précédemment effectuée, en déduire la masse du soleil. ( On donne G = 6,67.10-11 N.m2.kg-2) 3 3.1 Recherche sur le site de la Nasa. Présentation de la page Internet. Démarrer un navigateur Internet, dans le dossier Outils Internet. Tapez l'adresse suivante : http://liftoff.msfc.nasa.gov/realtime/JTrack/3D/JT rack3D.html S'ouvre alors devant vous une fenêtre représentant la Terre et tous les satellites qui tournent autour d'elle et ce en temps réel. Page 2/3 Lycée Pierre d’Aragon (Muret) 3.2 Appuyez sur la touche "Majuscule" + clic de souris : zoom avant Appuyez sur la touche "Ctrl" + clic de la souris : zoom arrière Laisser appuyez et bouger la souris : rotation de l'image. A la recherche de Spot 1. 3.3 Terminale S, enseignement obligatoire Dans le menu "Satellite", choisir "select" et rechercher Spot 1 sans la liste. Puis dans le menu "View", choisir de faire afficher "Ground Trace". Dans le menu "View", choisir de faire afficher "Satellite Position". Cela ouvre une nouvelle petite fenêtre, pleine d'informations. Quelques questions. 1. En ce moment au dessus de quelle région du globe se trouve Spot 1 ? 2. Que signifie "Ground Trace" ? Qu'est ce que cela représente ? 3. Dans la fenêtre "Satellite Position", que signifie le terme " Velocity" ? 4. Relever les valeurs de l'altitude, de la "Velocity" et de la période de Spot 1 ? 5. Que représente la période que vous venez de relever ? Exprimer la en seconde. 6. Comment expliquer le fait que les traces de Spot sur la Terre ne se recouvrent pas ? 7. Ou se coupent les Traces de Spot ? 8. Le rayon de la Terre vaut 6400 Km, calculer en mètre la distance séparant Spot du centre de la Terre. 9. Comment peut-on qualifier l'orbite de spot ? Dans ce cas retrouvez la valeur de la vitesse la comparer à la valeur donnée par la Nasa. 3.4 Des satellites particuliers. Faire un zoom arrière, jusqu'à repérer une région de l'espace particulièrement fournie en satellites. Cliquer sur l'un de ces satellites, et demander les informations le concernant. 1. Relever son nom et la valeur de la période. Recommencez l'opération pour deux ou trois autres satellites de cette région de l'espace. 2. Que remarque-t-on quand à la valeur de la période ? 3. Qu'en est il de la trace de ces satellites ? 4. Expliquer cette observation. 3.5 La 3éme loi de Kepler Pour plusieurs satellites compléter le tableau ci-dessous. On donne le rayon de la Terre ( 6400 km) Satellite Période T en s Rayon R de l’orbite (m) T2 R3 T2 R3 Solar A Spot 1 GPS --Astra 1a Station Déduire de vos mesures la masse de la Terre. Page 3/3