Déviation d'une météorite par l'attraction gravitationnelle de la Terre
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Déviation d'une météorite par l'attraction gravitationnelle de la Terre



  1. #1
    Youri Gagarine

    Déviation d'une météorite par l'attraction gravitationnelle de la Terre


    ------

    Bonjour,
    lorsqu'une météorite se déplace en direction de la Terre puis la tangente.
    Est-ce qu'en connaissant la vitesse initiale de la météorite et sa distance à la Terre, on peut calculer de combien sa trajectoire sera modifiée.

    Merci pour vos explications.

    -----

  2. #2
    jacknicklaus

    Re : Déviation d'une météorite par l'attraction gravitationnelle de la Terre

    Citation Envoyé par Youri Gagarine Voir le message
    Est-ce qu'en connaissant la vitesse initiale de la météorite et sa distance à la Terre, on peut calculer de combien sa trajectoire sera modifiée.
    En connaissant vitesses et positions initiales des objets, on peut en principe tout calculer.

    Mais en mécanique céleste où 3 corps ou plus interviennent (dans ton exemple, à minima, une météorite, la Terre, le Soleil), ca devient rapidement hors de portée de calculs à la main, il faut des modèles numériques.
    There are more things in heaven and earth, Horatio, Than are dreamt of in your philosophy.

  3. #3
    Youri Gagarine

    Re : Déviation d'une météorite par l'attraction gravitationnelle de la Terre

    Citation Envoyé par jacknicklaus Voir le message
    En connaissant vitesses et positions initiales des objets, on peut en principe tout calculer.

    Mais en mécanique céleste où 3 corps ou plus interviennent (dans ton exemple, à minima, une météorite, la Terre, le Soleil), ca devient rapidement hors de portée de calculs à la main, il faut des modèles numériques.
    restons simples, on va juste rester dans mécanique à 2 corps.
    Mais je ne sais pas par quoi commencer.
    Cependant l'énergie cinétique d'une météorite de 1kg, vitesse 30 km/sec est 45 millions de fois plus élevée que l'attraction terrestre.
    Donc est ce que la gravité terrestre pourrait modifier la trajectoire de cette météorite?

  4. #4
    albanxiii
    Modérateur

    Re : Déviation d'une météorite par l'attraction gravitationnelle de la Terre

    Bonjour,

    C'est facile : https://fr.wikipedia.org/wiki/Probl%...%A0_deux_corps

    Citation Envoyé par Youri Gagarine Voir le message
    Donc est ce que la gravité terrestre pourrait modifier la trajectoire de cette météorite?
    Petit soucis de définition et de vocabulaire ici.
    La gravité terrestre ne modifie pas la trajectoire, puisque le système que vous considérez est constitué de la Terre et de la météorite. L'attraction gravitationnelle entre les deux corps défini la trajectoire (des deux).
    Not only is it not right, it's not even wrong!

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    pm42

    Re : Déviation d'une météorite par l'attraction gravitationnelle de la Terre

    Citation Envoyé par Youri Gagarine Voir le message
    Cependant l'énergie cinétique d'une météorite de 1kg, vitesse 30 km/sec est 45 millions de fois plus élevée que l'attraction terrestre.
    Comment faites vous pour comparer une énergie cinétique et une accélération ?

    Citation Envoyé par Youri Gagarine Voir le message
    Donc est ce que la gravité terrestre pourrait modifier la trajectoire de cette météorite?
    En plus de la réponse d'Albanxiii, la gravité terrestre influe sur tous les corps de l'Univers (avec des nuances sur la vitesse de la lumière mais on va rester simple).

    Donc dans le sens où vous l'entendez, elle va influer sur votre météorite. Mais il faudrait aussi se demander à quelle distance elle est. Si elle se promène au delà de Pluton et qu'on se place dans un référentiel héliocentrique, l'influence de la Terre sera faible.
    Si elle passe à 300 km, elle sera déviée sensiblement.

  7. #6
    Tawahi-Kiwi
    Modérateur

    Re : Déviation d'une météorite par l'attraction gravitationnelle de la Terre

    Salut,

    Citation Envoyé par Youri Gagarine Voir le message
    lorsqu'une météorite se déplace en direction de la Terre puis la tangente.
    C'est une correction purement de terminologie, mais une meteorite qui ne tombe pas sur la Terre n'est pas une meteorite. Cela reste un asteroide

    Une meteorite est un caillou trouve sur Terre (ou sur une autre planete/satellite) provenant d'un astre different (asteroide, planete, etc.).

    T-K
    If you open your mind too much, your brain will fall out (T.Minchin)

  8. #7
    Youri Gagarine

    Re : Déviation d'une météorite par l'attraction gravitationnelle de la Terre

    Citation Envoyé par pm42 Voir le message
    Comment faites vous pour comparer une énergie cinétique et une accélération ?
    Oui effectivement!
    J'ai dit un peu n'importe quoi là!


    Citation Envoyé par pm42 Voir le message
    Mais il faudrait aussi se demander à quelle distance elle est. Si elle se promène au delà de Pluton et qu'on se place dans un référentiel héliocentrique, l'influence de la Terre sera faible.
    Si elle passe à 300 km, elle sera déviée sensiblement.
    Ma question porte sur les objets arrivant dans l'environnement terrestre. A partir du moment où ils subissent une influence qui va modifier leur trajectoire.

  9. #8
    Youri Gagarine

    Re : Déviation d'une météorite par l'attraction gravitationnelle de la Terre

    Citation Envoyé par Tawahi-Kiwi Voir le message
    Salut,
    C'est une correction purement de terminologie, mais une meteorite qui ne tombe pas sur la Terre n'est pas une meteorite. Cela reste un asteroide

    Une meteorite est un caillou trouve sur Terre (ou sur une autre planete/satellite) provenant d'un astre different (asteroide, planete, etc.).

    T-K
    Tu as raison de me corriger.
    Mais je ne suis pas sûr qu'on utilise le terme "astéroïde" pour un caillou de quelques centaines de grammes en orbite autour du soleil.
    Est ce qu'on peut utiliser le terme "objet"?

    Donc, à partir de quand la trajectoire d'un objet se déplaçant à 30 km/sec sera modifiée par l'attraction gravitationnelle de la Terre?

  10. #9
    pm42

    Re : Déviation d'une météorite par l'attraction gravitationnelle de la Terre

    Citation Envoyé par Youri Gagarine Voir le message
    Donc, à partir de quand la trajectoire d'un objet se déplaçant à 30 km/sec sera modifiée par l'attraction gravitationnelle de la Terre?
    La réponse a été donnée. Tu devrais lire ce que les participants écrivent quand tu poses une question.

  11. #10
    Youri Gagarine

    Re : Déviation d'une météorite par l'attraction gravitationnelle de la Terre

    Citation Envoyé par albanxiii Voir le message
    Bonjour,
    Petit soucis de définition et de vocabulaire ici.
    La gravité terrestre ne modifie pas la trajectoire, puisque le système que vous considérez est constitué de la Terre et de la météorite. L'attraction gravitationnelle entre les deux corps défini la trajectoire (des deux).
    Mais non! Ou alors on ne s'est pas compris.
    Au début, le corps est uniquement soumis à l'attraction gravitationnelle du soleil, il est en orbite autour du soleil.
    Et s'il passe suffisamment proche de la Terre, alors il s'agira d'un problème à 3 corps: soleil/terre/objet

  12. #11
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Déviation d'une météorite par l'attraction gravitationnelle de la Terre

    Salut,

    On peut faire plus simple, inutile de se torturer l'esprit.
    1) considérer la trajectoire de la météorite en l'absence de la Terre
    2) considérer la trajectoire en présence de la Terre
    Et là on peut parler de déviation par la Terre sans se faire des nœuds dans la tête

    Pour le problème à trois corps, gasp, compliqué. A éviter sauf accès à un calculateur.
    Je propose plutôt d'utiliser 1 loin de la Terre
    Puis de considérer la trajectoire comme une condition initiale, faire un changement de repère pour avoir une terre immobile et considérer le mouvement de l'astéroïde dans le champ des deux masses immobiles. Et à la fin, hop, retour au référentiel héliocentrique.
    Bon, ne faisons pas "yaka", ça reste des calculs assez costauds.

    Avec ça tu peux même calculer les effets de frondes
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  13. #12
    Youri Gagarine

    Re : Déviation d'une météorite par l'attraction gravitationnelle de la Terre

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Salut,

    Pour le problème à trois corps, gasp, compliqué. A éviter sauf accès à un calculateur.
    Je propose plutôt d'utiliser 1 loin de la Terre
    Puis de considérer la trajectoire comme une condition initiale, faire un changement de repère pour avoir une terre immobile et considérer le mouvement de l'astéroïde dans le champ des deux masses immobiles. Et à la fin, hop, retour au référentiel héliocentrique.
    Bon, ne faisons pas "yaka", ça reste des calculs assez costauds.:
    C'est bien compliqué tout cela!
    Ma question est très simple:
    Considérant un objet qui se déplace en ligne droite (météorite, ou balle de fusil, ou balle de tennis), on connait sa vitesse, comment est ce qu'on calcule l'angle de déviation de l'objet, causé par l'attraction terrestre.

  14. #13
    Youri Gagarine

    Re : Déviation d'une météorite par l'attraction gravitationnelle de la Terre

    Bonjour, je reviens après plus d'un an et demi sur ce sujet qui me tracasse, en vous rajoutant un schéma.
    Connaissant la vitesse de la météorite, donnée par rapport au référentiel terrestre.
    Sa distance minimum au centre de gravité de la Terre.
    L'angle de la trajectoire de cette météorite.
    Comment est ce qu'on calcule le point d'impact de la météorite sur Terre?
    J'ai l'impression que cela revient à étudier un simple calcul balistique?
    Merci pour votre aide.
    Youri.Nom : aster.png
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  15. #14
    gts2

    Re : Déviation d'une météorite par l'attraction gravitationnelle de la Terre

    Bonjour,

    C'est en effet un simple calcul balistique mais avec g variable.

    Vous avez une trajectoire newtonienne, pour laquelle vous connaissez parfaitement l'un des points.
    Vous pouvez calculer l'énergie, ce qui vous donnera le grand axe 2a (en supposant que cela soit une ellipse).
    Vous pouvez calculer la constante de la loi des aires, ce qui vous permettra de calculer le paramètre p.
    En reportant dans l'énergie vous obtiendrez l'excentricité e.
    A partir de là vous connaissez l'équation de la trajectoire.
    En reportant dans cette équation, vous obtiendrez l'angle repérant la position θ0 par rapport au grand axe.
    Et enfin en résolvant R(terre)=r(θ(terre)), vous obtiendrez la position du point d'impact.

  16. #15
    Youri Gagarine

    Re : Déviation d'une météorite par l'attraction gravitationnelle de la Terre

    Citation Envoyé par gts2 Voir le message
    Bonjour,

    C'est en effet un simple calcul balistique mais avec g variable.

    Vous avez une trajectoire newtonienne, pour laquelle vous connaissez parfaitement l'un des points.
    Vous pouvez calculer l'énergie, ce qui vous donnera le grand axe 2a (en supposant que cela soit une ellipse).
    Vous pouvez calculer la constante de la loi des aires, ce qui vous permettra de calculer le paramètre p.
    En reportant dans l'énergie vous obtiendrez l'excentricité e.
    A partir de là vous connaissez l'équation de la trajectoire.
    En reportant dans cette équation, vous obtiendrez l'angle repérant la position θ0 par rapport au grand axe.
    Et enfin en résolvant R(terre)=r(θ(terre)), vous obtiendrez la position du point d'impact.
    Merci pour la réponse, mais j'ai pas le niveau pour tout comprendre, est ce que vous êtes d'accord pour m'aider à comprendre pas à pas?
    Citation Envoyé par gts2 Voir le message
    Vous pouvez calculer l'énergie, ce qui vous donnera le grand axe 2a (en supposant que cela soit une ellipse).
    Est ce que j'utilise F=G.M.m/r²?
    merci

  17. #16
    gts2

    Re : Déviation d'une météorite par l'attraction gravitationnelle de la Terre

    Pour ce qui est de l'énergie, je parle bien d'énergie, pas de forces.
    Si vous ne connaissez pas les orbites newtoniennes, je m'appuie sur les résultats connus sur celles-ci, je ne repart pas de zéro, c'est un cours entier...
    Remarque : je n'ai pas fait les calculs numériques et suis parti sur l'idée d'une trajectoire elliptique, à voir... (Si vous trouver E>0, il faudra reprendre)

    Energie= énergie cinétique + potentielle
    , ce qui donne 2a est le grand axe de l'ellipse

    Moment cinétique
    et , ce qui donne le paramètre de la trajectoire et l'excentricité par

  18. #17
    Youri Gagarine

    Re : Déviation d'une météorite par l'attraction gravitationnelle de la Terre

    Citation Envoyé par gts2 Voir le message
    Energie= énergie cinétique + potentielle
    , ce qui donne 2a est le grand axe de l'ellipse

    Moment cinétique
    et , ce qui donne le paramètre de la trajectoire et l'excentricité par
    Un grand merci pour le détail. Est ce que vous pourriez juste m'expliquer ceci:
    : Est ce que "C" est la vitesse de la lumière?

    Le en tex est "p"?

    Qu'est ce que "e"? Il s'agit du log népérien 2,71? Donc cela donnerait 2,71 x ?
    Merci et désolé pour mes questions de débutants!

  19. #18
    f6bes

    Re : Déviation d'une météorite par l'attraction gravitationnelle de la Terre

    Citation Envoyé par Youri Gagarine Voir le message
    .
    Comment est ce qu'on calcule le point d'impact de la météorite sur Terre?
    J'ai l'impression que cela revient à étudier un simple calcul balistique?
    Merci pour votre aide.
    Youri.Pièce jointe 413489
    Bjr à toi,
    Le point d'impact (lieu du choc) va dépendre de la position de la terre (rotation de la terre) à l'heure
    considérée de l'impact.
    Donc faut aussi CONNAITRE la position de la terre à l'heure du choc.
    Bonne journée

  20. #19
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Déviation d'une météorite par l'attraction gravitationnelle de la Terre

    Salut,

    Citation Envoyé par Youri Gagarine Voir le message
    : Est ce que "C" est la vitesse de la lumière?
    Non c'est juste r * v.

    Citation Envoyé par Youri Gagarine Voir le message
    Le en tex est "p"?
    Oui.

    Citation Envoyé par Youri Gagarine Voir le message
    Qu'est ce que "e"?
    C'est l'excentricité, par le nombre népérien. https://fr.wikipedia.org/wiki/Excent...C3%A9_orbitale
    Ca dit juste si l'orbite est circulaire ou plus ou moins elliptique.

    P.S. j'ai de bizarres petits soucis avec LaTex Mes formules n'apparaissent pas.
    Dernière modification par Deedee81 ; 30/06/2020 à 07h03.
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  21. #20
    Youri Gagarine

    Re : Déviation d'une météorite par l'attraction gravitationnelle de la Terre

    Merci pour les réponses, ça se clarifie, je vais pouvoir passer tout ça sur tableur.
    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    P.S. j'ai de bizarres petits soucis avec LaTex Mes formules n'apparaissent pas.
    Moi je les vois parfaitement.

  22. #21
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Déviation d'une météorite par l'attraction gravitationnelle de la Terre

    Salut,

    Citation Envoyé par Youri Gagarine Voir le message
    Moi je les vois parfaitement.
    Maintenant moi aussi. Bizarre.
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  23. #22
    Black Jack 2

    Re : Déviation d'une météorite par l'attraction gravitationnelle de la Terre

    Bonjour,

    Si on part des données numériques du message 13 ... on peut déjà être sûr que la trajectoire ne pourra pas être une ellipse ... il ne faut donc pas partir de cet a priori pour faire des calculs.

    En effet : Em = m * (-GM/do + 1/2 Vo²) = m * (-6,67.10^-11 * 5,98.10^24/10000000 + 1/2 * 20000²) > 0 et donc la trajectoire sera une branche d'hyperbole ... qui pourra ou non aboutir à un crash.

    Autrement : la vitesse de 20 km/s est supérieure à la vitesse de libération de l'attraction terrestre ... et donc, soit il y aura un crash, soit la trajectoire sera une branche d'hyperbole.

    Si on veut se servir d'un tableur, on peut le faire sans aucun a priori sur la nature de la trajectoire.

    Dans le plan de la trajectoire du météorite contenant le centre le Terre (réflexion limitée à 2 corps) pris comme centre du repère.
    Avec la droite dessinée verticale sur le dessin du message 13 comme axe des ordonnées et la perpenpiculaire à l'axe des ordonnées passant par le centre de la Terre comme axe des abscisses.

    A partir du point initial de la position du météorite ((0 ; 10000000) sur le dessin ... mais qu'on peut évidemment modifier)
    et à partir de la vitesse "initiale" (20000 m/s sur le dessin ... mais qu'on peut évidemment modifier)
    et à partir de l'angle fait par la vitesse en t = 0 avec l'axe des ordonnées ...

    On calcule aisément Vx(0) ; Vy(0) et on calcule |F| = GmM/sqrt(x²+y²) et on en déduit les accélérations suivant les axes : ax = GM*x/(x²+y²)^(3/2)
    et ay = -GM*y/(x²+y²)^(3/2)

    Et par incréments de temps successifs ... on peut donc calculer V(x) ; V(y) , x et y en fonction du temps

    On trace ainsi la trajectoire (dans le plan défini) et on peut tracer sur le même graphe le profil de la Terre.

    Voila par exemple ce que cela donne avec les données du dessin message 13 ... et avec un angle de 60° entre la "verticale" et le vecteur vitesse quand le météorite coupe l'axe des ordonnées.
    (dessin de gauche)

    Et avec les même données ... sauf angle de 30° au lieu de 60° (à droite)
    Images attachées Images attachées  

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