Séquence 8 - LeScientifique.fr

Séquence 8
1
Séquence 8 – SP20
Sommaire
1. Observation de l’Univers
Exercices
2. Besoins et réponses de l’organisme lors d’une pratique sportive
É
tudiez les cha
p
itres 9 et 10 de
p
hysique et les cha
p
itres 6 et 10 de
c
himie des « Notions fond
a
ment
a
les » :
P
h
ysique
:
La force gravitationne
ll
e et
l
’Univers.
C
himie
:
Les solutions a
q
ueuses et La r
é
action chimi
q
u
e
Travaillez les cours d’application de p
h
ysique et de c
h
imie
.
T
ravaillez les exercices relatifs
à
ces cha
p
itres.
Consignes de travail
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Séquence 8 – SP20
Partie
1
Phy
s
i
qu
e
Séquence 8
Ph
y
siqu
e
Relativité du mouvement dans
le système solaire
Le s
y
stème solaire est constitué d’une étoile (le Soleil) et de huit planètes.
Pour étudier le mouvement d’une bille sur la Terre
,
le mouvement de la Lune
autour
d
e
l
a Terre ou
l
e mouvement
d
e
l
a
pl
anète Mars autour
d
u So
l
ei
l
, i
l
est
nécessaire à cha
q
ue
f
ois de
p
réciser le ré
f
érentiel d’étude
.
Pour étudier le mouvement d’objets sur Terre, on utilise le ré
f
érentiel terrestre
.
Le mouvement d’un satellite de la Terre
(
Lune ou satellite artificiel
)
est décrit en
utilisant le référentiel
g
éocentrique.
Un repère lié à ce référentiel a son ori
g
ine au centre de la Terre et trois axes diri
-
g
és vers des étoiles lointaines.
Le mouvement des planètes peut être décrit en utilisant le ré
f
érentiel héliocentri-
que
d
ont
l’
origine
d
u repère est
l
e centre
d’
inertie
d
u so
l
ei
l
et
d
ont
l
es axes sont
d
irigés vers
d
es étoi
l
es
l
ointaines E
1
,
E
2
et
E
3
.
A
plan de l'écliptique
vers E3
vers E2
vers E1
orbite de Mars
S
T
T
T
Observation de l’Univers
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Séquence 8 – SP20
Observation de la Terre par
les satellites
U
n satellite
g
éostationnaire est un satellite artificiel qui se trouve sur une orbite
s
ituée à 35786 km d’altitude et qui possède une période de révolution é
g
ale à
l
a
p
ériode de rotation de la Terre. Il
p
araît immobile
p
ar ra
pp
ort à un
p
oint de
r
éférence à la surface de la Terre. Un satellite
g
éostationnaire se situe forcément
d
ans le
p
lan de l’é
q
uateur.
C
es sate
ll
ites étant
pl
acés à une a
l
titu
d
e é
l
evée, i
l
s
p
euvent
p
rati
q
uement o
b
ser
-
v
er la su
p
er
f
icie de la Terre entière (à
p
art les
p
ôles).
L
es sate
ll
ites géostationnaires sont mis en or
b
ite en passant
d’
une or
b
ite circu-
l
aire de basse altitude à une orbite de trans
f
ert elliptique puis atteigne l’orbite
c
ir
cu
l
a
ir
e
déf
ini
t
iv
e
.
On étudie le mouvement du satellite géostationnaire météorologique Météosat
.
D
ans
q
uel référentiel étudie-t-on ce mouvement ?
L
e mouvement du satellite est circulaire et uniforme sur l’orbite
g
éostation-
na
ir
e
.
Pour
q
uoi
p
eut-on affirmer
q
ue ce satellite est au moins soumis à une force
?
En conclusion, nous utiliserons comme référentiel d’étude
• Le référentiel terrestre pour l’étude des mouvements sur
Terre.
• Le référentiel géocentrique pour l’étude des satellites de la
Terre,
• Le référentiel héliocentrique pour l’étude du mouvement des
planètes du système solaire.
B
•
•
•
•
AP
Terre
Orbite circulaire basse
Altitude : h= 6,0.102 km
Orbite de
transfert elliptique
Orbite géostationnaire
définitive ; altitude
h' = 3,6.104 km
Activité 1
Séquence 8
Phy
s
i
qu
e
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Séquence 8 – SP20
Q
uelle est cette
f
orce ?
On propose trois tra
j
ectoires h
y
pothétiques de satellite en mouvement circu-
l
a
ir
e
u
ni
fo
rm
e
autou
r
de
l
a
T
e
rr
e.
a. Montrer que, seule, l’une de ces trajectoires est incompatible avec les lois
(
ou
principes
)
de la mécanique.
b. Quelle est la seule tra
j
ectoire qui peut correspondre au satellite
g
éostation
-
n
ai
r
e
?
Observation de Saturne par une
sonde spatiale
La son
d
e spatia
l
e Cassini-Huygens a été
l
ancé
e
e
n octo
b
re 1997
d
e Cap Canave-
ral aux
É
tats-Unis avec pour objectif l’étude de la planète Saturne et de certains
d
e ses sate
ll
ites,
d
ont Titan.
Cette sonde spatiale, composée de la sonde Cassini et du module Hu
yg
ens, est
arrivée en orbite autour de Saturne en
j
uillet 2004 ; le module Hu
yg
ens a atterri
su
r Ti
ta
n
e
n 2
005
.
Document de la NA
S
A.
•
•
•
•
•
•
Satellite
Figure 3
Terre
Satellite
Terre
Figure 2
Axe de rotation
de la Terre
Terre
Satellite
Figure 1
C
Séquence 8
Ph
y
sique
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Séquence 8 – SP20
L
a son
d
e a
d
é
j
à permis
d’
étu
d
ier
l
a structure
d
es anneaux
d
e Saturne et Titan,
d
e
décou
vrir
de
n
ou
v
e
ll
es
« l
u
n
es
»
de
Satu
rn
e
.
L
a sonde Cassini-Hu
yg
ens utilise « l’assistance
g
ravitationnelle » en passant
d
ans le voisina
g
e de Vénus, de la Terre et de Jupiter ; cela lui permet d’obtenir
u
ne vitesse suffisante
p
our atteindre Saturne a
p
rès avoir
p
arcouru 3,5 milliards
de
kil
o
m
èt
r
es
.
L
e vo
y
a
g
e vers Saturne a été e
ff
ectué en utilisant à quatre reprises l’assistance
g
ravitationne
ll
e :
V
énus en avri
l
1998 et en juin 1999,
l
a Terre en août 1999 et Jupiter en
d
écem
b
re
2000
L
e 30 décembre 2000, la sonde survole Ju
p
iter à 9,7 millions de kilomètres et à
u
ne vitesse de 11
,
6 km/s.
Dans
q
uel ré
f
érentiel étudie-t-on le mouvement de Saturne autour du Soleil ?
P
ar ana
l
ogie avec
l’
étu
d
e
d
u mouvement
d
es sate
ll
ites
d
e
l
a Terre,
d
ans que
l
ty
pe de ré
f
érentiel pourra-t-on étudier le mouvement de la sonde Cassini-
H
uygens autour
d
e Saturne ?
Q
ue si
g
nifie l’expression « assistance
g
ravitationnelle » ? Expliquer l’apport
de
V
é
n
us
su
r l
e
m
ou
v
e
m
e
n
t
de
l
a
so
n
de
.
E
x
p
rimer la vitesse de la sonde en km.h
-1
lors
q
u’elle survole Ju
p
iter le 30
d
écembre 2000 (on ex
p
rimera la vitesse en notation scientifi
q
ue avec deux
c
hiffres si
g
nificatifs) ? Quel est l’ordre de
g
randeur de la vitesse en km.h
–1
?
Activité 2
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s
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