TS - Bougaud

TP n°13
Thème : Lois et modèles
TS
Physique
Étude du mouvement de Vénus
Chap.7
 But du TP : Utiliser la deuxième loi de Newton pour étudier le mouvement de Vénus et pour expliquer la propulsion.
 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!
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 (O, x, y) associé au plan de l’écliptique centré sur le centre S du Soleil.
doc.1 Orbite de Vénus dans le plan de l’écliptique.
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
 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.
1.1. 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.
1.3. Vous devez déterminer :
 La norme notée r (en m) du vecteur position Error! à partir
des coordonnées x et y ; Aide n°1.
 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.
 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.
 Rechercher comment déterminer ces grandeurs et les faire calculer dans Regressi.
 Demander une des 3 aides au professeur si vous êtes bloqués.
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 : 01/03/12 : Error!7 - 21/03/12 : Error!9. Echelle de représentation de Error!: 1 cm pour 0,5
1029 kg.m.s-1.
 Demander une aide ou faire vérifier un des tracés par le professeur.
 La force exercée sur la planète Vénus peut se calculer de façon approchée par F6  Error! où p6 est la valeur
du vecteur variation de quantité de mouvement Error! à la date du 20/02/12.
 Un élève affirme : « la valeur F6 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 faire vérifier votre protocole par le professeur.
2.4.
15/06/2017
Conclure si la deuxième loi de Newton est bien respectée.
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