Animations-Simulations

Animations - Simulations

Trajectoire dans un champ électrique uniforme


Ce programme trace la trajectoire d'une particule chargée dans un champ électrique uniforme.
Attention à ne pas dépasser la vitesse de la lumière (3x108m/s) pour la vitesse initiale de la particule!
Les effet relativistes ne sont pas pris en compte dans le calcul.
Les équations horaires du mouvement sont:
_ x(t) = vx0t + x0
_ y(t) = (qU/2md)t2 + vy0t + y0
Avec q la charge de la particule, m sa masse, vx0 et vy0 les composantes de la vitesse initiale v0, x0 et y0 les coordonnées du point de départ, U est la tension entre les électrodes.

Rentrée atmosphérique


Un objet non propulsé arrivant depuis l'espace tombe-t-il systématiquement au sol? Non, à condition qu'il possède une force de portance suffisante. L'atmophère se comporte alors comme un trampoline qui peut renvoyer l'objet vers l'espace.
L'image ci-contre montre les forces qui s'exercent sur un objet entrant dans l'atmosphère avec une vitesse v:
_ Le poids P = mg (m: masse de l'objet, g: intensité de la pesanteur)
_ La force de traînée T = ½ρSv2Cx (ρ: densité de l'atmosphère à l'altitude de l'objet, S: surface de référence de l'objet, Cx: le coefficient de traïnée)
_ La force de portance Pt = ½ρSv2Cz (Cz est le coefficient de portance)
La densité de l'atmosphère est modélisée par une loi exponentielle: ρ = ρ0.exp(-h/h0) avec ρ0 la densité au sol, h l'altitude et h0 la hauteur d'échelle de l'atmsophère.
En augmentant le coefficient Cz, l'objet peut repartir vers l'espace si sa vitesse en fin de simulation dépasse 7 km/s. Il retombe sur Terre dans le cas où sa vitesse est inférieure.
La rotondité de la Terre a été négligée sur le trajet. La partie droite du schéma devrait être plus basse que la partie gauche de 75 km environ pour 1000 km de sol.

Trajectoire balistique de la Terre à la Lune


Cette simulation permet de tracer la trajectoire d'un objet depuis la Terre vers la Lune à partir de ses position et vitesse initiales.

Rayonnement du corps noir

Comment modéliser le rayonnement des corps incandescents?
Les physiciens ont imaginé au 19ème siècle le modèle du corps noir: un objet qui absorbe les rayonnements à toutes longueurs d'onde. Il revient à Max Planck en 1900 d'avoir trouvé la loi qui rend compte de ce rayonnement en supposant que le corps noir échange de l'énergie par quantité finie et non pas continue avec le rayonnement. Cette quantité finie reçoit le nom de quantum (pluriel: quanta) et son introduction marque la naissance de la physique quantique.
L'intensité du rayonnement en fonction de la longueur d'onde λ et de la température T est donnée par:
L(λ ,T)= (2hc25)/[exp(hc/λkT)-1]
Avec h = 6,63.10-34 J.s (la constante de Planck), c la célérité de la lumière dans le vide et k la constante de Boltzmann.
C'est cette fonction que trace cette simulation en fonction de la température.

Onde électromagnétique


Cette animation montre la propagation d'une onde électromagnétique dans la direction Ox. Les champs électrique E et magnétique B oscillent perpendiculairement à la direction de propagation. La distance entre deux maxima (ou mininma) de l'onde est la longueur d'onde.

Trajectoire dans le champ de pesanteur


Ce petit programme trace la trajectoire d'un objet lancé dans le champ de pesanteur (uniforme) terrestre. L'action de l'air est négligée.