Date x (×1010m) y (×1010 m) 01/01/2012 10,8 0,519 11/01/2012 10,3 3,47 21/01/2012 8,90 6,15 31/01/2012 6,85 8,36 10/02/2012 4,26 9,91 20/02/2012 1,34 10,7 01/03/2012 -1,68 10,6 11/03/2012 -4,58 9,72 21/03/2012 -7,11 8,05 31/03/2012 -9,07 5,74 10/04/2012 -10,3 2,97 20/04/2012 -10,8 -0,0290 30/04/2012 -10,3 -3,03 10/05/2012 -9,12 -5,79 20/05/2012 -7,18 -8,10 30/05/2012 -4,69 -9,78 9/06/2012 -1,84 -10,7 19/06/2012 1,16 -10,8 29/06/2012 4,06 -10,1 09/07/2012 6,66 -8,61
doc.1 Orbite de Vénus dans le plan de l’écliptique.
G
TS Thème : Lois et modèles TP n°14
Physique Étude du mouvement de Vénus -
Conservation de la quantité de mouvement Chap.5
Barème et NOTE
NOM : ... Prénom : ... Classe : TS …
I-1 I-2.1 I-2.2
à I-2.4 II Rédaction –Rangement
Chiffres Significatifs - Unités
NOTE
Critère A-B-C-D A-B-C-D A-B-C-D A-B-C-D A-B-C-D
.../20
Coefficient 4 4 4 2 3
Objectifs et données 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 : ext = »
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 ci-dessous).
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.
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.
Vidéos : Aide pour utiliser Regressi (A. Bougaud) - Conservation of Momentum
Notice de Regressi à votre disposition .
Fichier Venus.rw3 dans le répertoire de votre classe, sous-répertoire Ressources.
Aides en cas de blocage à la demande de l’élève ou données par le professeur pour poursuivre votre travail.
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.
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 ou plus simplement x * x
Vous devez déterminer les expressions suivantes et les créer dans Regressi :
1.3. La norme notée r (en m) du vecteur position à partir des coordonnées x et y ; Aide n°1 . 1.4. Les composantes du vecteur : 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 : ax (en m.s-2) ; ay (en m.s-2) ; La norme a (en m.s-2) du vecteur accélération. Aide n°3 .
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. De façon personnelle , décrire en 10 lignes (± 10%) le mouvement de la planète. Les mots référentiel, nature du mouvement, vitesse et accélération doivent apparaitre.
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2.2. De façon personnelle , sur le graphique imprimé page 4, tracer les vecteurs quantités de mouvement (t) = m (t) aux dates suivantes : le 21/03/12 : 9 et le 10/04/12 : 11.
Echelle de représentation de : 1 cm pour 0,5 1029 kg.m.s-1.
Demander une aide ou/et faire vérifier un des tracés par le professeur. Aide n°4 . La force exercée sur la planète Vénus peut se calculer de façon approchée par F10 » où p10 est la valeur du vecteur variation de quantité de mouvement 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
II. Conservation de la quantité de mouvement
Regarder la vidéo réalisée dans l’ISS par Richard Gariott : Conservation of Momentum
1) Faire un résumé en 10 lignes (± 10%) sur les expériences réalisées par Richard Gariott. On expliquera pourquoi ces expériences sont faites dans la station orbitale.
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2) Evaluer la vitesse de chaque balle de tennis avant le choc et celle de chaque balle de tennis après le choc (0 :37 s).
Donnée : masse d’une balle de tennis m » 60 g La quantité de mouvement est-elle conservée ?
3) Evaluer la vitesse de chaque balle de tennis avant le choc et celle des deux balles de tennis après le choc quand celles-ci restent accolées après le choc (1 :08 s).
La quantité de mouvement est-elle conservée ?
