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T.P. N°11 : LANCEMENT DE SATELLITES avec le logiciel Dynamic
But : Etudier l’influence de la vitesse initiale sur la trajectoire d’un satellite.
1) Sur les traces de Newton
Dans son ouvrage, Système du monde, Newton (1642-1727) écrit :
« …plus elle (la pierre) sera projetée avec une grande vitesse, plus elle ira loin avant de retomber sur la Terre. Nous pouvons donc en déduire
qu’en augmentant sa vitesse initiale elle pourra parcourir des distances de 1,2, 5, 10, 100, 1000 milles avant de retomber sur Terre, jusqu’au
moment où, dépassant les limites de la Terre, elle poursuivra son parcours dans l’espace sans avoir touché le sol. »
.
1 D’après Newton quel est le paramètre important pour que la pierre ne retombe pas sur Terre ?
Le but de la simulation est de vérifier les prévisions de Newton.
1. Initialisation des paramètres :
- Menu Initialiser > Paramètres :
dt = 1(durée entre 2 points en s) m = 1 (masse de la pierre en kg) N = 8000 (nombre de points de calcul).
2. Echelle des distances :
- Icône « Echelle »
- Donner la valeur de 1,0E6 à l’échelle des distances puis valider avec Entrée.
- Placer la position initiale de la pierre en haut de l’écran (à 0,5 cm du bord supérieur) et au centre en utilisant l’icône
3. Force gravitationnelle exercée par la Terre sur la pierre :
- Menu Force > Définir > Force centrale > Newton :
- Laisser inchangés les paramètres par défaut :
RT = 6,38.106 m ; M = 5,98.1024 kg.
-Positionner la pierre à 7000 km du centre de la Terre (altitude = ……………km) :
abscisse : 0 ; ordonnée : –7E6 m.
- Dessiner la Terre : cercle centré sur O de rayon 6,38E6 m avec l’icône
- Redessiner éventuellement pour rafraîchir les tracés.
4. Vitesse initiale de la pierre :
- Définir l’échelle des vitesses : Cliquer sur
la valeur contenue dans la fenêtre Echelle s’affiche en rouge, donner la valeur 5,0E2 puis
valider.
- Puis définir sa vitesse initiale tel que vx = 1,0E3 m/s, vy =0 en étirant le vecteur-vitesse.
On peut ajuster précisément les valeurs de vx et vy avec le Menu Initialiser > Vitesse >
Modifier.
5. Trac é :
- Tracer la trajectoire de la pierre.
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2 Quelle est la nature de la trajectoire de la pierre ?
- Recommencer pour les valeurs suivantes de vitesse initiale données en m/s : 2,1E3, 2,9E3, 4,9E3, 6,1E3,7,6E3 pour cela utiliser Menu
Initialiser > Vitesse > Modifier. (ne pas effacer l’écran entre chaque simulation).
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3 Que se passe-t-il pour le point de chute de la pierre lorsque la vitesse augmente ?
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4 Pour la valeur de 7,6E3 m/s, quelle est la nature de la trajectoire de la pierre ?
Remarque : pour cette vitesse et à cette distance de la Terre on dit que la pierre est satellisée.
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5 Les prévisions de Newton ont-elles été vérifiées ? (justifiez votre réponse)