Influences de la vitesse initiale sur un mouvement de chu
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Lycée Mangin Sarrebourg Seconde I Travaux Pratiques N° …… Influences de la vitesse initiale sur un mouvement de chute libre : le satellite Physique .DL/RM But de cette séance Dans ce Tp, nous allons interpréter différents types de trajectoires de satellites de la terre. Ainsi, nous comprendrons pourquoi la lune est un corps qui, bien qu’en chute libre, ne tombe pas sur la terre. II Etude de différentes trajectoires de satellites terrestres. Pour étudier la trajectoire de différents satellites, nous utilisons le logiciel satellite. Ouvrez le logiciel satellite. Familiarisez-vous avec la fenêtre du logiciel en repérant les réglages suivants : Masse et rayon du corps central attracteur, masse du satellite, conditions initiales de lancement Durée entre deux positions successives, échelle terrestre… II.1 Influence de la vitesse du satellite. Réglez l’altitude : (X initial = 0 ; Y initial = 40000 km), et laissez les masses échangées. Faire varier VOX = 0, 1000, 2000, 3000, 4000 m.s-1. Superposer les trajectoires. Reprendre les trajectoires sur la fiche bilan, en utilisant différentes couleurs. Donnez un nom à chacune des trajectoires obtenues. II.2 Influence de l’altitude du satellite Bloquer la vitesse Vox = 4000 m/s, et laisser les masses inchangées Quelle est votre hypothèse quant à l’influence de l’altitude du satellite ? La vérifier par la simulation. Conclure en rédigeant clairement sur la fiche bilan. II.3 Influence de la masse du satellite Quelle est votre hypothèse quant à l’influence de la masse du satellite ? La vérifier par la simulation. Conclure en rédigeant clairement sur la fiche bilan. II.4 Influence de la masse du corps central attracteur Quelle est votre hypothèse quant à l’influence de la masse du corps central ? La vérifier par la simulation. Conclure en rédigeant clairement sur la fiche bilan. II.5 Qu’est ce qu’un satellite géostationnaire ? Régler : V0X = 3075 m/s ; Xinitial = 0 ; Yinitial = 42297 km ; τ = 3600 s (temps entre deux points) Masse du corps central M = 6 (.1024) ; nombre de points affichés : 100. Quelle est la trajectoire du satellite ? Que peut-on dire de la vitesse au cours de son mouvement ? Calculer la durée mise par le satellite pour faire un tour. Comparer à celle de la rotation terrestre. Compléter la fiche bilan en expliquant l’intérêt des satellites géostationnaires. III La lune : un corps en chute libre sur la terre ! Faire un schéma à l’échelle représentant la terre, et la lune. Aide : - échelle conseillée : 1 cm pour environ 40000 km - placer la terre au centre d’une feuille A4. Quel est le mouvement (trajectoire et vitesse) de la lune dans le référentiel géocentrique ? Faire le bilan des forces qui s’exercent sur la lune. Représenter la ou les forces sur le schéma. Quel est l’effet de la force exercée sur la lune sur sa trajectoire, pourquoi la vitesse de la lune est-elle constante ? En utilisant le logiciel satellite , représentez sur le schéma la trajectoire de la lune si : - si la vitesse de la lune augmentait -la lune était plus lourde. - si son altitude était plus grande - si la terre était plus lourd Annexe : Fiche bilan II.1 Trajectoires d’un satellite pour diverses vitesses initiales 1er cas : v = 0 m.s-1 Trajectoire : ……………………………………… …………………………………………………… 2ème cas : v = ……….…. m.s-1 Trajectoire : ……………………………………… …………………………………………………… 3ème cas : v = ………… m.s-1 Trajectoire : ……………………………………… …………………………………………………… 4ème cas : v = …………… m.s-1 Trajectoire : ……………………………………… …………………………………………………… 5ème cas : v = …………… m.s-1 Trajectoire : ……………………………………… …………………………………………………… II.2 Influence de l’altitude du satellite ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… II.3 Influence de la masse du satellite ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… II.4 Influence de la masse du corps central attracteur ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… II.5 Satellite géostationnaire ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… Rayon de la lune : RL =1740 km Masse de la lune : ML = 7,35.1022 kg Rayon de la terre : RT = 6400 km Masse de la terre : MT = 5,98.1024 kg Distance moyenne Terre – Lune : 380000 km. Vitesse moyenne de la lune : v = 1023 m.s-1
