Forces centrales conservatives - M7 – FORCES CENTRALES ...

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Forces centrales conservatives - M7 – FORCES CENTRALES ...

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• Publié par: uzubulid
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M7 – FORCES CENTRALES CONSERVATIVES – CAS DE L’INTERACTION NEWTONIENNE eiltnam´treUntfrnpoiemme´equcnnotnernehprte´coueiqysleneerncnemevuomiopnu’dt soumis`auneforceconstammentdirig´eeversunpointfixe–qu’onappelle«force centrale»( Ü Cf §I). cette situation se rencontre en particulier :  à l’échelle microscopique, avec, dans le cadre de la mécanique classique, par exemple, le cas d’un électron soumis à l’action d’un noyau atomique,  à l’échelle astronomiquelorsque nous observons, par exemple, le mouvement des astres soumis à la force de gravitation du Soleil.  L’étude de ce problème est grandement simplifiée par :  l’utilisation des deux théorèmes généraux de la mécanique du point : leThéorème du Moment Cinétiquerencontré dans la leçonM6§( CfII) et leThéorème de l’Énergie Ü Mécaniqueconnu depuis le leçonM3( Cf§III). Ü  l’introduction de la notion d’«énergie potentielle effec tiveCf §» (IV). Ü  La seconde partie de ce cours (§V) concerne l’interaction newtonienneavec l’étude spécifique du mouvement d’un point matériel dans le champ gravitationnel créé par une masse ponctuelle fixe. Les résultats obtenus peuvent être appliqués à la majorité des mouvements observés en astronomie : ceux des planètes autour d’une étoile et des satellites naturels ou artificiels autour des planètes. Dans la leçonM10, nous verrons com ment réutiliser ces résultats dans le cas où le centre de force Comète HaleBopp vue de la Terre en 1997 n’est pas fixe. I Forcescentrales conservatives I.1 Champde forces centrales ♦infienoit:´DSoitOertneilud´rfee´pointfixeunR.detu´ed’ Lorsqu’en tout pointMde l’espace, un point −→ mate´rielestsoumisa`uneforceF(M)olc´einreaiau −−→ vecteurOM, on parle dechamp de forces cen z (R) e trales: r M ∀M∈ E −−→−→ −→ −→ OM×F(M0) =⇔Fest une force centrale e F z On appelleOlecentre de force. −→ O itunurteecuvndioerianfitidae´evlcAe r des coor −−→ y e y OM −→ x e donn´eessph´eriquese r =ircre:peon´eut, x OM −→ −→ F(M) =F(M)e r

I.2 Champde forces centrales conservatives −−→ −→ OM −→−→ Pprie´t´e zro :Un champ de forces du typeF(M) =F(r)e r , avecr=OMete r = OM est un champ deforces centrales conservatives. −→ dE p −→ dE p −→ Alors,Fd´’delerevireig´neleeloteptienE p telle queF(r) =− ⇔F=−e r drdr