Masse et vitesse orbitale

[frédogoto 2 093]

Bonjour
question d'un nullos en astronautique
1. est ce que la masse d'un satellite joue sur sa vitesse orbitale pour une altitude donnée ?
- j'y panne que dalle a ces truc mais j'aurai tendance a dire que la vitesse varie en fonction de la masse du couple en question ?!

2. si oui quel est l’équation que décrit cela ?
merci

[Superfulgur 16 154]

Non, la masse n'intervient pas.

[adintc 22]

Super à raison,... depuis qu'il traîne à Kourou, il peut le vérifier.

la vitesse de satellisation minimale : V=racine de GM/r

G constante de Newton et r distance au centre terre

[frédogoto 2 093]

OK et merci pour vous réponses nettes
mais si on prend par exemple un satellite de 10 kg et une planète aussi grosse que la terre dans le second cas on ne parle plus vraiment de satellisation mais des systeme binaire qui tourne l'un autour de l'autre
mais la planète B ferai le tour à la même vitesse que le satellite de 10 kg ?

[adintc 22]

Oui, c'est cela, mais il vont tourner autour du centre de gravité de l'ensemble. C'est une des méthodes pour détecter les exoplanètes, d'ailleurs.
Et si un satellite tourne autour des deux planètes, c'est ce qui se passe pour les petits satellites de Pluton(ou Tataouine...), ils tournent autour des deux Pluton et Charron.

[ChiCyg 0]

quote:

---

mais la planète B ferai le tour à la même vitesse que le satellite de 10 kg ?

---

Non, pour une même distance entre la planète et le satellite de 10kg ou l'autre planète, le satellite aura seulement 70% de la vitesse qu'aura l'autre planète si elle est de même masse que la première. Plus la masse du second corps est importante, plus sa vitesse est grande.

Simplement, la différence est minuscule entre un satellite de 10kg et la station spatiale parce que relativement à la masse de la terre, les deux sont peanuts.

[frédogoto 2 093]

Merci, ça me parait logique

[Géo le curieux 202]

Et dans une galaxie spirale, qui tourne autour de quoi, à quelle vitesse et par rapport à quoi ?

[Toutiet 1 976]

frédogoto,
Si c'était le cas (masse intervenant sur la vitesse orbitale pour une altitude donnée), alors il y aurait de gros problèmes à bord de l'ISS !
A bord, tout le monde se déplace avec la même vitesse orbitale (forcément !), bien que les masses de chacun des astronautes soient différentes les unes des autres, et que l'altitude soit la même pour tous.

[ChiCyg 0]

Géo le curieux, dans une galaxie spirale le déplacement des raies entre le bulbe et les bras donne une "courbe de rotation" (la vitesse des étoiles en fonction de leur distance au centre qu'il faut corriger de l'inclinaison de la spirale sur l'angle de visée). C'est une mesure "statistique", pas une mesure de la vitessse d'étoiles particulières.

[Géo le curieux 202]

Merci ChiCyg. Ça c’est la façon dont on mesure les vitesses apparentes avec nos télescopes. La question que je me pose et de savoir comment on compare ensuite ses vitesses avec celles qu’elles devraient être pour en conclure que les étoiles périphériques tournent trop vite. Autrement dit, comment calcule-t-on, en théorie, la vitesse que les étoiles devraient avoir en tournant autour d’une galaxie ? Mais cette question sort du débat initié par Frédogoto, j’aurais dû la poser ailleurs.

Pour Frédogoto, il est amusant de savoir que dans la station orbitale, si l’on se tient debout les pieds tournés vers la Terre, ces derniers auront tendance à tourner plus vite que la tête puisque leur orbite est un peu plus petite. L’effet est négligeable et imperceptible pour les astronautes, mais il est bien utile quand il s’agit de réaliser une rencontre orbitale entre deux vaisseaux. Si l’on se trouve sur la même orbite derrière un autre vaisseau, les deux vont à la même vitesse puisque l’orbite est la même. Comment rattraper le vaisseau qui est devant vous ? Contrairement à l’intuition et à ce que l’on fait sur Terre, il faut commencer par freiner. Cela a pour effet de vous faire descendre sur une orbite plus basse où l’on tourne plus vite. Vous rattrapez donc le vaisseau par dessous. Peu avant d’arriver juste en dessous, vous accélérez, ce qui vous fais remonter à son niveau et à sa vitesse si vous avez bien dosé votre accélération et au bon moment. Rendez-vous spatial réussi.

[ChiCyg 0]

Géo le curieux, déjà qualitativement, dans une galaxie spirale, la vitesse devrait baisser en s'éloignant du bulbe, or les courbes de rotation montrent que la vitesse reste constante même au diamètre extérieur du disque alors que, a priori, le nombre d'étoiles et donc la masse semble concentrée au centre de la galaxie. Ensuite, plus quantitativement, les astronomes évaluent la masse de matière stellaire (par la luminosité) et celle du gaz et de la poussière (par différents traceurs). Ces évaluations quantitatives confirment qu'il manque de la masse dans des proportions (facteur 10) qui ne peuvent pas s'expliquer par la méthode d'évaluation qui, bien qu'imprécise, n'explique pas l'écart. L'idée est donc qu'il y a un halo de matière qui englobe les galaxies spirales et qu'on ne voit pas.

[Géo le curieux 202]

ChiCyg, merci de me répondre. C’est en effet curieux cette quasi constance des vitesses de rotation sans lien formel bien défini avec le rapport des masses concernées. MOND en fait une loi issue de l’observation.

Formellement le problème de l’équilibre gravitationnel d’une galaxie s’apparente au problème à N corps et n’a donc pas de solution analytique. Les lois qui régissent le comportement de quelques corps deviennent parfois très différentes et imprévisibles quand elles concernent un grand nombre. Je ne connais pas la « méthode d’évaluation » qui permet de faire des estimations. Beaucoup d’études ont dû porter sur la question vu l’importance que prend ce sujet actuellement en astronomie avec la chasse aux WIMPS ou « matière noire » et avec les logiciels utilisés pour simuler les rencontres de galaxies. Ces simulations ont l’air de donner des résultats assez réalistes, mais aussi assez voisins selon qu’on ajoute de la matière noire ou applique la loi MOND. Ces simulations ont donc une certaine « plasticité » qui dépend des algorithmes utilisés (des approximations) et des conditions initiales retenues, tout autant que des paramètres physiques mis en jeu. Un passionnant feuilleton astronomique à suivre, qui remet en cause des certitudes que l’on croyait acquises…

Il me semble que dans les habituelles lois de Newton, le problème réside dans la densité et la cohésion des corps concernés. La masse ne suffit pas à les caractériser exactement vis-à-vis de l’intensité de la force gravitationnelle et de ses effets dans l’espace comme dans le temps. À l’échelle d’une galaxie, cette densité varie en même temps qu’elle évolue (concentrations locales, créations d’étoiles…). La question soulevée par Frédogoto sur le rapport entre les masses et les vitesses orbitales montre également que pour deux corps ces vitesses dépendent du rapport des masses entre ces deux corps et du référentiel du centre de masse commun considéré pour caractériser le mouvement. À l’échelle d’une galaxie plus rien de tel ne peut être clairement défini et change sans cesse.

[Géo le curieux 202]

En cherchant à me renseigner sur « la méthode d’évaluation » des vitesses orbitales dans une galaxie, je tombe sur cette étude de J.C Villame « Mécanisme causal de la vitesse de rotation des bras spiraux de la Galaxie »(2011). Cette étude, assez sophistiquée avec des arguments d’ordre dynamique et de répartition de densité (en gros), semble justifier les vitesses observées dans les bras galactiques sans qu’il y ait un manque de masse. On y fait aussi passage une déduction assez logique qui intuitivement avait été la mienne, celle d’une grande instabilité gravitationnelle au centre (sans qu’on y envisage d’y mettre un trou noir).
http://jcvillame.free.fr/Mecanisme%20causal%20de%20la%20vitesse%20de%20rotation%20des%20bras%20spiraux%20de%20la%20Galaxie.pdf.

[PascalD 4 386]

Ahem. Tu devrais te limiter aux publications académiques, ça fait gagner du temps.

[Géo le curieux 202]

Désolé, c’est rebutant et affreusement compliqué et ça manque de belles images. Ce qui est intéressant ce sont les conclusions. Il n’y a pas que la théorie MOND ou la matière noire qui pourraient expliquer ce qui est interprété comme des anomalies de la gravitation.

[PascalD 4 386]

Tout à fait Géo. D'ailleurs, on connait au moins une application pratique de cette théorie révolutionnaire:
http://www.youtube.com/watch?v=RwmmHpXxHiw

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 04-07-2015).]

[Géo le curieux 202]

Oullala ! J.C. Villame... un remarquable scientifique effectivement fort peu académique. Je connaissais les Bogdanov mais pas celui-là. Vous avez dû bien rigoler !