Séance de cours

La dynamique des fusées : lois de conservation et centre de masse

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Dans cours

PHYS-101(g): General physics : mechanics

Le but du cours de physique générale est de donner à l'étudiant les notions de base nécessaires à la compréhension des phénomènes physiques. L'objectif est atteint lorsque l'étudiant est capable de prévoir quantitativement les conséquences de ces phénomène ...

Description

Cette séance de cours couvre la conservation de l'élan total et de l'énergie cinétique dans les collisions, en se concentrant sur la dynamique des fusées avec des systèmes de masse variable. Il explique le concept de centre de masse et les implications des chocs doux et élastiques. L'instructeur discute de l'importance de choisir le bon cadre de référence et analyse le comportement des fusées éjectant du gaz pour réaliser le décollage.

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Enseignant·e

Jean-Philippe Brantut

I did my PhD at the Institut d'Optique under the direction of Philippe Bouyer and Alain Aspect, before moving to ETHZ in the group of Tilman Esslinger, first as a post-doc then as a senior scientist. There I developed in particular the method allowing for a quantum simulation of nano-electronic devices with ultracold quantum gases.Since september 2016, I hold the Fondation Sandoz chair in physics of quantum gases at EPFL. There, my group has developed the first cold atoms machine combining Fermi gases with cavity-quantum electrodynamics. We use it to explore new ways of measuring and manipulating quantum matter.

Source officielle

Proximité ontologique

Physique

Théorie de la relativité: Relativité restreinte

Concepts associés (32)

Fusée (astronautique)

En astronautique, une fusée est un véhicule mû par un moteur-fusée de grande puissance qui lui permet de se déplacer dans l'espace proche, et notamment de placer en orbite une (satellite artificiel), voire d'échapper à l'attraction terrestre pour visiter différents corps célestes. Les fusées de l'astronautique sont généralement dotées de plusieurs étages mis à feu successivement. Les plus grosses fusées construites, comme Saturn V, permettent de placer jusqu'à en orbite basse.

Moteur-fusée

Le moteur-fusée est un type de moteurs à réaction, c'est-à-dire un engin qui projette un fluide (gaz ou liquide) vers l'arrière, ce qui transmet par réaction une poussée au véhicule solidaire du moteur, de force égale et de direction opposée, vers l'avant. Le moteur-fusée présente la particularité d'expulser une matière qui est entièrement stockée dans le corps du véhicule. Ce type de moteur est en particulier utilisé par les fusées car, étant autosuffisant, il peut fonctionner dans un milieu dépourvu d'atmosphère, mais également par les missiles car il permet d'atteindre des vitesses très importantes.

Équation de Tsiolkovski

L'équation de Tsiolkovski est l'équation fondamentale de l'astronautique, reliant l'accroissement de vitesse au cours d'une phase de propulsion d'un astronef doté d'un moteur à réaction au rapport de sa masse initiale à sa masse finale. On la doit à Constantin Tsiolkovski et, indépendamment, à Hermann Oberth. L'équation de Tsiolkovski est considérée comme l'équation fondamentale de l'astronautique. Son éponyme est Constantin Tsiolkovski (-), qui l'a déduite puis publiée en .

Référentiel barycentrique

En physique, le référentiel barycentrique, appelé aussi référentiel du centre de masse, est un référentiel en translation (par rapport à un référentiel galiléen de référence) dans lequel le centre d'inertie du système étudié est immobile. La translation du référentiel barycentrique ne signifie pas que c'est une translation rectiligne. Par exemple, une cabine de grande roue de fête foraine, quand elle tourne, est en mouvement de translation circulaire et elle se comporte comme le référentiel barycentrique de la Lune qui, elle, est en mouvement de rotation dans le référentiel géocentrique.

Quantité de mouvement

En physique, la quantité de mouvement est le produit de la masse par le vecteur vitesse d'un corps matériel supposé ponctuel. Il s'agit donc d'une grandeur vectorielle, définie par , qui dépend du référentiel d'étude. Par additivité, il est possible de définir la quantité de mouvement d'un corps non ponctuel (ou système matériel), dont il est possible de démontrer qu'elle est égale à la quantité de mouvement de son centre d'inertie affecté de la masse totale du système, soit (C étant le centre d'inertie du système).

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