Bilan : Synthèse et méthode sur les lois de Kepler et les satellites
Terminale générale Spé · Physique-Chimie Spé Terminale
À retenir
• Formules reines : v = G M/r, T = 2 r^3/G M, T^2/r^3 = 4^2/G M. • Référentiel d'étude : géocentrique pour les satellites de la Terre (et la Lune), héliocentrique pour les planètes. • Calcul de masse centrale : M = 4^2 r^3/G T^2. • Altitude géostationnaire (propre à la Terre) : h 36\,000 km.
Le cours
Synthèse complète et démarche de résolution en mécanique spatiale L'étude des satellites et des planètes constitue une application prestigieuse de la synthèse newtonienne : 1. Lois de Kepler : - 1ère loi : trajectoires elliptiques dont le centre de l'astre attracteur occupe l'un des foyers. - 2e loi : loi des aires (v maximale au périastre, minimale à l'apoastre). - 3e loi : T^2/a^3 = 4^2/G M (indépendante de la masse du satellite). 2. Orbite circulaire : dans le repère de Frenet, le mouvement est uniforme (a_t = 0) : v = G\,M/r ; T = 2r^3/G\,M ; a_n = G\,M/r^2 3. Satellite géostationnaire : plan équatorial, sens direct, T = 86\,164 s h 35\,786 km. 4. Énergétique orbitale : E_m = -1/2G M m/r < 0 (état lié) ; vitesse de libération v_2 = 2\,v_1.
Dans ce chapitre
- Loi universelle de la gravitation de Newton
- Référentiels héliocentrique et géocentrique
- Propriétés géométriques d'une ellipse
- Première loi de Kepler : loi des orbites elliptiques
- Deuxième loi de Kepler : loi des aires et vitesse variable
- Troisième loi de Kepler : loi des périodes
- Approximation des trajectoires circulaires et repère de Frenet
- Vitesse orbitale d'un satellite en orbite circulaire
- Période de révolution d'un satellite en orbite circulaire
- Détermination de la masse de l'astre attracteur
- Propriétés d'un satellite géostationnaire
- Vitesse de libération et conditions de satellisation
- Énergie potentielle gravitationnelle et énergie mécanique
- Bilan : Synthèse et méthode sur les lois de Kepler et les satellites