Cor. DSno7Sa 23/02/13 ´
Electrocin´etique / M´ecanique / Solutions aqueuses |PTSI
•Plusieurs cas possibles `a condition d’avoir Em≥Ep,eff :
- cas (5),Em>0 : mvt hyperbolique (´etat de diffusion)
- cas (4),Em= 0 : mvt parabolique (´etat de diffusion)
- cas (3),Em<0 : mouvement elliptique (´etat li´e)
- cas (2),Em,min <0 : mouvement circulaire (´etat li´e)
- cas (1) : situation impossible.
6) Principe fondamental de la dynamique appliqu´e dans RGgalil´een au satellite Sen mouvement
circulaire :
m.−−−→
aM/R=−→
f⇔m¨r−r˙
θ2=−GMTm
r2⇔m−v2
r=−GMTm
r2
r¨
θ+ 2 ˙r˙
θ0dv
dt0
(−→
er,−→
eθ,−→
ez)¨z0 0 0
•D’o`u en projection selon −→
eθ:mdv
dt= 0, soit : v=Cte (le module de la vitesse est constant)
•D’o`u en projection selon −→
er:−mv2
r=−GMTm
r2, soit : v=rGMT
r
7) T=2π.r
v= 2πsr3
GMT
d’o`u la 3`eme loi de K´epler :T2
r3=4π2
GMT
8) En rempla¸cant la vitesse par son expression sur une trajectoire circulaire (cf. 6)) dans Em:
Em=1
2mv2−K
r=1
2m.GMT
r−GMT.m
r⇒Em=−1
2GMT.m
r=−Ek=Ep
2
9) Les deux satellites Set S′´etant sur la mˆeme orbite, tournent `a la mˆeme vitesse constante
(ind´ependante de leurs masses met m′!) : ils ne peuvent donc pas se heurter.
10) Le plan de la trajectoire circulaire du satellite Mdoit contenir le centre de force O(cf. 4)).
Pour qu’un satellite g´eostationnaire soit toujours au-dessus d’un mˆeme point de la surface ter-
restre, il est imp´eratif que le plan de sa trajectoire circulaire soit orthogonale `a l’axe des pˆoles.
Cl : tous les satellites g´eostationnaires sont contenus dans le plan de l’´
Equateur.
11) •Lorsque le satellite est pos´e sur la Terre en un point de latitude λ, son ´energie cin´etique
dans le r´ef´erentiel g´eocentrique est celle d’un point mat´eriel Men rotation de rayon ρ=RTcos λ
autour de l’axe des pˆoles `a la vitesse angulaire Ω = 2π
T:Ek0=1
2mv2
M/RG=1
2m(ρΩ)2, soit :
Ek0=1
2m2π
TRTcos λ2
= 0,21.109J= 0,21 GJ
•D’o`u : Em0=1
2m2π
TRTcos λ2
− GMTm
RT
Puisque le terme d’´energie potentielle est ind´ependant de la latitude (on suppose la Terre par-
faitement sph´erique), cela veut dire qu’`a l’´energie m´ecanique maximale correspond une ´energie
cin´etique maximale dans le r´ef´erentiel g´eocentrique due `a la rotation de la Terre :
Erotation
k,max =1
2m2π
TRT2
avec : vsol(λ= 0) = 2π
TRT= 0,46 km.s−1
Ce qui correspond `a λ= 0◦, soit au plan de l’´
Equateur.
Or, pour lancer le satellite, il faut lui fournir un suppl´ement d’´energie cin´etique dans le r´ef´erentiel
g´eocentrique. Ce suppl´ement sera d’autant plus faible que l’´energie cin´etique du satellite est d´ej`a
importante – ce qui est le cas lorsqu’on est proche de l’´
Equateur.
2http://atelierprepa.over-blog.com/ jpqadri@gmail.com