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Champs et signaux – champ de gravitation, ondes radio, électronique

PhysiqueÉlectricité et circuits16–17 ans

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Trois thèmes de physique dans un même modèle, sélectionnés avec le paramètre du thème. Champ de gravitation : faites glisser pour changer le rayon de l'orbite d'un satellite autour de la Terre et observez l'accélération de la pesanteur g = GM/r², la vitesse orbitale et la période, puis trouvez l'orbite géostationnaire. Transmission par ondes radio : observez au cours du temps le signal audio, l'onde porteuse et l'onde modulée en AM ou en FM. Initiation à l'électronique : un circuit redresseur simple ou double alternance, avec un condensateur de filtrage facultatif pour lisser l'ondulation de la tension continue de sortie.

Leçon : Champ de gravitation ; transmission par ondes radio ; initiation à l'électronique

Ce qu’elle montre

Trois modèles de physique appliquée partagent la même simulation. Le modèle du champ de gravitation traite un satellite en orbite circulaire où la gravitation fournit la force centripète : l'intensité du champ g = GM/r² diminue comme le carré de la distance, la vitesse orbitale v = √(GM/r) baisse et la période augmente jusqu'à environ 24 heures vers 6,6 rayons terrestres, l'orbite géostationnaire. Le modèle radio montre comment un signal audio est porté par une onde porteuse haute fréquence par modulation d'amplitude ou de fréquence. Le modèle d'électronique montre des diodes qui transforment l'alternatif en continu pulsé et un condensateur qui lisse la sortie.

Mode d’emploi

Choisissez un thème avec les onglets. Dans Champ de gravitation, faites glisser latéralement pour modifier le rayon de l'orbite et lisez g, v et T, puis cliquez sur Orbite géostationnaire. Dans Ondes radio, faites glisser pour changer la fréquence audio et utilisez Passer en FM ou Passer en AM pour comparer les ondes modulées. Dans Électronique, utilisez Passer en double alternance et Passer en simple alternance pour comparer les deux redresseurs, puis cliquez sur Ajouter le filtre et observez la diminution de l'ondulation de la tension de sortie. Réinitialiser rétablit les réglages de départ de l'onglet affiché.

Paramètres modifiables

  • Thème actuel 1. Champ de gravitation, 2. Transmission par ondes radio, 3. Initiation à l'électronique
  • Rayon de l'orbite du satellite 1,1–10 rayons terrestres
  • Type de modulation de la porteuse AM (modulation d'amplitude), FM (modulation de fréquence)
  • Fréquence du signal audio 200–2000 Hz
  • Circuit redresseur Redressement simple alternance (une diode), Redressement double alternance (pont de quatre diodes)
  • Ajouter un condensateur de filtrage en sortie

Questions à explorer

  1. Un satellite en orbite basse va-t-il plus vite ou moins vite qu'un satellite géostationnaire, et comment se compare sa période ?
  2. En AM et en FM, quelle grandeur de l'onde porteuse transporte l'information sonore ?
  3. Comment le condensateur de filtrage rend-il la tension de sortie beaucoup plus régulière que la seule tension redressée ?

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