TS - Bougaud

TS
Physique
Thème : Lois et modèles
TP n°11
Étude du mouvement de Vénus -
Chap.5-7
Conservation de la quantité de mouvement
 But du TP : Utiliser la deuxième loi de Newton pour étudier le mouvement de Vénus.
Appliquer la conservation de la quantité de mouvement.

Deuxième loi de Newton : Dans un référentiel galiléen, la somme des forces extérieures exercées sur le système est
égale à la variation de la quantité de mouvement de son centre d’inertie : Error!ext = Error!  Error!
 Notice de Regressi à votre disposition.
 Fichier Venus.rw3 dans le répertoire de votre classe.
 Aides en cas de blocage à la demande de l’élève ou données par le professeur pour poursuivre votre travail.
I. Étude du mouvement de Vénus
1. Protocole expérimental
 La planète Vénus gravite autour du Soleil dans un plan proche de l’écliptique (voir doc.1).
 Le tableau ci-contre donne les coordonnées des projections orthogonales de G à différentes dates, à la même
heure, dans un repère orthonormé (S, x, y) associé au plan de l’écliptique centré sur le centre S du Soleil.
G
doc.1 Orbite de Vénus dans le plan de l’écliptique.
 Les valeurs (x, y, t) à chaque instant t (t = 0 pour le 01/01/12)
sont disponibles dans le fichier Venus.rw3 en utilisant Regressi.
 Sauvegarder ce fichier dans vos documents à intervalles de
temps réguliers.
Calculer, en seconde, la durée t séparant deux positions
successives repérées dans le tableau.
1.2. Visualiser la trajectoire du point G : y = f(x). Si le repère par
défaut n’est pas orthonormé, modifier l’affichage dans le
menu Coordonnées.
 Remarques pour la suite : La fonction racine carrée se note SQRT( )
dans Regressi. Pour le carré d’un nombre, par exemple x2, taper x^2
1.1.
Date
01/01/2012
11/01/2012
21/01/2012
31/01/2012
10/02/2012
20/02/2012
01/03/2012
11/03/2012
21/03/2012
31/03/2012
10/04/2012
20/04/2012
30/04/2012
10/05/2012
20/05/2012
30/05/2012
9/06/2012
19/06/2012
29/06/2012
09/07/2012
x (×1010m)
10,8
10,3
8,90
6,85
4,26
1,34
-1,68
-4,58
-7,11
-9,07
-10,3
-10,8
-10,3
-9,12
-7,18
-4,69
-1,84
1,16
4,06
6,66
y (×1010 m)
0,519
3,47
6,15
8,36
9,91
10,7
10,6
9,72
8,05
5,74
2,97
-0,0290
-3,03
-5,79
-8,10
-9,78
-10,7
-10,8
-10,1
-8,61
 Demander une aide au professeur si vous êtes bloqués.
 Vous devez déterminer les expressions suivantes et les créer dans Regressi :
1.3. La norme notée r (en m) du vecteur position Error! à partir des coordonnées x et y ; Aide n°1.
1.4. Les composantes du vecteur Error! : vx (en m.s-1) vy (en m.s-1) ;
La norme v (en m.s-1) du vecteur vitesse. Aide n°2.
1.5. Les composantes du vecteur accélération Error! : ax (en m.s-2) ; ay (en m.s-2) ;
La norme a (en m.s-2) du vecteur accélération. Aide n°3.
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2. Exploitation
 Données : Constante universelle de gravitation : G = 6,67  10-11 N.m2.kg-2 ;
Masse de Vénus : m = 4,87  1024 kg ; Masse du Soleil : M = 1,99  1030 kg
 Dans Regressi, cliquer sur l’icône ci-contre pour faire apparaitre les vecteurs vitesse et accélération.
2.1. Décrire en 10 lignes maximum le mouvement de la planète. Les mots référentiel, nature du mouvement,
vitesse et accélération doivent apparaitre.
2.2. Sur le graphique imprimé, tracer les vecteurs quantités de mouvement Error!(t) = m Error!(t) aux dates
suivantes : le 21/03/12 : Error!9 et le 10/04/12 : Error!11. Echelle de représentation de Error!: 1 cm pour
0,5 1029 kg.m.s-1.
 Demander une aide ou/et faire vérifier un des tracés par le professeur.
 La force exercée sur la planète Vénus peut se calculer de façon approchée par F10  Error! où p10 est la valeur
du vecteur variation de quantité de mouvement Error! à la date du 31/03/12.
 Un élève affirme : « la valeur F10 de la force exercée sur la planète Vénus est égale à la valeur FS/V de la force
gravitationnelle exercée par le Soleil sur Vénus ».
2.3. Expliquer le protocole que vous allez mettre en œuvre pour confirmer ou infirmer cette affirmation.
 Demander une aide ou/et faire vérifier votre protocole par le professeur.
2.4.
Conclure si la deuxième loi de Newton est bien respectée.
II. Conservation de la quantité de mouvement
1) Enoncer le point commun entre le décollage d’une fusée, le recul d’une arme et le système de propulsion d’une
pieuvre.
2) Justifier, à partir des documents, quels sont les paramètres qui interviennent dans l’efficacité de la propulsion par
réaction.
3) Calculer la vitesse de recul du révolver Taurus Raging Bull sachant que la quantité de mouvement se conserve lors
de l’éjection de la balle. Détailler votre calcul.
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