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satellite terrestre en orbite circulaire : comment le rendre géostationnaire ?

mis à jour le 04/11/2009


satellite.jpg

Simulation permettant à un élève de découvrir à quelles conditions un satellite est géostationnaire. Elle permet aussi de se représenter un satellite en orbite circulaire quelconque, et de bien voir la différence entre un référentiel terrestre et un référentiel géocentrique.

mots clés : mécanique, planète, mouvement, animation, simulation, TICE


La simulation satellite peut être utilisée en autonomie par un élève pour trouver les conditions à remplir pour qu'un satellite terrestre en orbite circulaire (mouvement circulaire uniforme) soit géostationnaire. Sur le planisphère, le point rouge représente la trace au sol du satellite, c'est à dire le lieu géographique qu'il survole à la verticale. Il s'agit donc d'immobiliser le point rouge.

La simulation peut être également utilisée pour présenter la partie du programme consacrée à l'étude du mouvement des satellites en orbite circulaire ; elle ne traite pas le cas d'orbites elliptiques par contre.

satellite.swf
cliquer sur l'image pour visualiser l'animation
 Le mode d'emploi est accessible en passant le pointeur de la souris sur le point d'interrogation en haut à gauche de l'écran :
Il faut choisir (en bas à droite de l'écran) ...
- le sens de rotation du satellite (cliquer sur les flèches);
- l'inclinaison de son orbite par rapport au plan de l'équateur (curseur);
- son altitude, donc sa période (curseur commun aux deux).
Il est également possible de modifier directement les valeurs affichées (inclinaison, ainsi qu'altitude ou période) en cliquant dessus au préalable (utiliser la touche Suppr et le pavé numérique).
La taille du planisphère est modifiable à l'aide de la molette de la souris ou de la barre d'espacement.
Pour stopper/reprendre l'animation, cliquer sur le bouton pause/play.
Pour quitter : touche Q.
Des informations complémentaires apparaissent en passant le pointeur de la souris sur le globe terrestre en rotation, ou sur une des 3 étoiles.

L'image de la Terre provient de  http://visibleearth.nasa.gov

Prolongements possibles concernant l'orbite géostationnaire :
  • Bien-sûr, retrouver par le calcul l'altitude d'un satellite géostationnaire, connaissant sa période.
  • Intérêts et utilisations d'une orbite géostationnaire ?
  • En quoi un lancement depuis Kourou, et non depuis un lieu situé en métropole, est-il doublement avantageux ?

Autres prolongements possibles (orbite circulaire quelconque) :plan_vers_glob.swf
  • Expliquer le lien entre altitude et période de rotation du satellite.
  • Le mouvement de la trace au sol du satellite n'est pas uniforme, et, sur le planisphère, il est particulièrement accéléré au voisinage des pôles (essayer par exemple h = 800 km et i = 88° -ajuster la vitesse de l'animation à l'aide du curseur) ... La seconde simulation, plan_vers_globe, est censée aider à comprendre pourquoi.
  • A quoi peut servir un satellite placé à cette altitude : h = 800 km, avec cette inclinaison : i = 88°, voire 90° (orbite polaire) ?

Egalement :
 
auteur(s) :

François Passebon

information(s) pédagogique(s)

niveau : Terminale S

type pédagogique :

public visé : enseignant, élève

contexte d'usage : salle multimedia, classe, travail autonome

référence aux programmes : Partie D du programme de physique : évolution temporelle des systèmes mécaniques.
Connaissances et savoir-faire exigibles :
(...) Connaître et justifier les caractéristiques imposées au mouvement d'un satellite pour qu'il soit géostationnaire.

fichier joint

information(s) technique(s) : Fichier nécessitant le plugin Flash version 10 (ou ultérieure).
Vous pouvez aussi télécharger le fichier exécutable sans plugin (4,41 Mio).

taille : 283 kio ;

documents complémentaires

ressource
L'animation pour expliquer pourquoi, sur le planisphère, le mouvement de la trace au sol du satellite est accéléré au voisinage des pôles.
L'animation (243 kio) nécessitant le plugin Flash version 10 (ou ultérieure). Vous pouvez aussi télécharger le fichier exécutable sans le plugin (4,37 Mio).

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