Description
Amener l’élève à découvrir et tester les conditions de vitesse et d’altitude d’un satellite géostationnaire.
Programme
TS : II Physique : D. Evolution temporelle des systèmes mécaniques : Etudes de cas : 2.2 mouvement plan – satellites et planètes (BO n° 4 hors série 30 août 2001 p. 86).
Objectif principal
Retrouver les conditions d’altitude et de vitesse d’un satellite géostationnaire.
Objectifs secondaires
Appliquer la loi de gravitation universelle, appliquer la force centripète, exploiter les relations liant la vitesse, la période de révolution et le rayon de la trajectoire.
Apprentissages induits
Utilisation d’un tableur et d’un logiciel de simulation
Approche de la simulation et du sujet par les élèves
Propoposition 1
Les élèves exploitent la simulation « clés en main ». Ils font varier les paramètres.Propoposition 2
Les élèves construisent une partie de la simulation : formules dans Excel ou simulation dans Interactive Physics.
Insertion de la simulation dans la progression pédagogique
Propoposition 1
En cours suite à l’énoncé des diverses formules concernéesPropoposition 2
En TP en même temps que d’autres simulations sur le sujetPropoposition 3
En TP/TD suite un exercice introduisant la simulation
Durée envisagée
Propoposition 1
20 mn : la simulation est intégrée dans le coursPropoposition 2
1 h en TP avec une approche de la conception de la simulation dans Excel (peut être combiné avec d’autres calculs et simulations sur les lois de Kepler et Newton)Propoposition 3
1 h en TP/TD (exercice + simulation)Propoposition 4
2 h en TP/TD (exercice + simulation + conception de la simulation)
Logiciels
Excel, Interactive Physics, un planétarium
Découpage
Première partie
Avec Excel on prévoit les conditions de vitesse et d’altitude du satellite. Les calculs sont paramétrés.Deuxième partie
Avec Interactive Physics, on simule. Les paramètres sont variables. On peut ensuite simuler avec des valeurs différentes de masses et de dimension.Attention
La simulation ne pourra pas se réaliser en grandeur nature. Il faudra trouver dans Excel des valeurs adaptées de G, vn, …Troisième partie
On conclut sur le phénomène et sur la simulationCompléments
On peut créer un satellite géostationnaire dans un planétarium comme Redshift ou StarryNight et observer la Terre depuis celui-ci.
On peut aussi découvrir dans l'encyclopédie Universalis la méthode de mise en orbite d'un tel satellite et la gestion de l'espace limité de l'orbite géostationnaire
© Claude Divoux, 2003