TP DE PHYSIQUE P12 : MOUVEMENTS ET FORCES LA

TP DE PHYSIQUE P12 : MOUVEMENTS ET FORCES
LA GRAVITATION UNIVERSELLE
I- LANCER DE PROJECTILES
On appelle portée la distance à laquelle retombe le projectile (voir ci-dessous).
1) Influence de l’angle initial du lancer sur la portée
Nous souhaitons étudier l’influence de la direction d’un lancer sur la portée d’un projectile.
Ouvrez le logiciel « Dynamic ».
Dessin→échelle : choisir 1 cm pour 5 m
→entrée
Initialiser→origine→ : placer l’origine en bas à
gauche de l’écran
Initialiser→tracé des axes
Champ→g
Initialiser→vitesse→définir : choisir 1 cm pour 5
m/s→entrée
Sélectionnez l’icône « vitesse initiale » et
cliquez en un point quelconque pour faire apparaître
la direction du lancer.
Initialiser→vitesse→modifier : indiquez valeur : 30 et
angle 15→OK
Trajectoire→tracé
Sans effacer la trajectoire, vous allez procéder à des lancers avec des angles différents (25°, 35°,
45°, 55°, 65°, 75° et 85°) tout en conservant la même valeur pour la vitesse initiale.
Représentez les différentes trajectoires en précisant la valeur de l’angle de lancement avec l’axe des
abscisses. Dans quelle direction faut-il lancer un projectile pour avoir une portée maximale ?
2) Influence de la vitesse initiale sur la portée
On souhaite désormais étudier l’influence de la vitesse initiale sur la portée d’un lancer. Pour cela,
nous allons simuler un lancer en haut d’un immeuble.
Sélectionnez l’icône « nouveau » →OK
Dessin→échelle : choisir 1 cm pour 5 m→entrée
Initialiser→origine→ : placer l’origine en haut à
gauche de l’écran
Champ→g
Initialiser→vitesse→définir : choisir 1 cm pour 5
m/s→entrée
Sélectionnez l’icône « vitesse initiale » et
cliquez en un point quelconque pour faire apparaître
la direction du lancer.
Initialiser→vitesse→modifier : indiquez valeur : 10 et
angle 0.
Trajectoire→tracé
Sans effacer la trajectoire, vous allez procéder à des lancers avec des valeurs différents (de 20 m.s-1
à 100 m.s-1 par pas de 10 m.s-1 chaque fois) tout en conservant la même valeur pour l’angle initial.
Représentez les différentes trajectoires en précisant la valeur de la vitesse de lancement.
portée

a) Comment évolue la portée lorsque la vitesse initiale augmente ?
b) Imaginez ce qu’il peut se passer si la vitesse initiale est suffisamment 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) En déduire pourquoi, bien qu’elle soit constamment attirée par la Terre, la Lune « ne tombe
pas sur la Terre ? »
II- LA SATELLISATION
Nous allons désormais étudier les conditions de satellisation d’un objet.
1) La Lune
Fichier ouvrir lune
Initialiser vitesse modifier
Fixez valeur : 100 et angle : 90. Cliquez sur OK.
Trajectoire tracé
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.
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 VS ? bien
supérieure à VS ?
trajectoire réinitialiser
Fixez la valeur de la vitesse à VS trouvée au b) et fixez l’angle à 45°, observez la trajectoire. Refaites
la même opération à 120°.
d) La direction de lancer d’un satellite a t-elle une importance ?Justifiez.
e) Quels sont les deux paramètres à contrôler pour lancer un satellite autour d’un astre ? Faites un
schéma.
2) Les satellites
Fichier ouvrir satellite.
Ce satellite se trouve à une altitude de 30 000 km au dessus de la Terre.
a) En réalisant plusieurs tests de lancers, trouvez la vitesse de satellisation (la trajectoire doit être
circulaire et centrée sur la Terre).
Diminuez l’altitude du satellite à 10 000 km : Forces définir force
centrale newton OK OK OK -1E7.
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.
c) 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 ?