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Orbite (homonymie)

Orbite (homonymie)

Orbite peut désigner :
- une orbite est une trajectoire
- orbite (anatomie) : l'orbite des yeux

Orbite

Catégorie:Mécanique céleste Catégorie:Astronautique Cet article traite des orbites dans le sens de trajectoire. Pour les autres significations du mot, voir la page d'homonymie Orbite (homonymie) En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que décrit dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation. L'exemple classique est celui du système solaire où la Terre, les autres planètes, les astéroïdes et les comètes sont en orbite autour du Soleil, de même que les lunes sont en orbite autour des planètes. De nos jours, beaucoup de satellites artificiels sont en orbite autour de la Terre. Les trois lois de Kepler permettent de déterminer par le calcul le mouvement orbital.

Éléments orbitaux

lois de Kepler
Orbite elliptique Une orbite elliptique peut se définir dans l'espace selon six paramètres permettant de calculer très précisément la trajectoire complète. Deux de ces paramètres (excentricité et demi-grand axe) définissent la trajectoire dans un plan, trois autres (inclinaison, longitude du nœud ascendant et argument du péricentre) définissent l'orientation du plan dans l'espace et le dernier (instant de passage au péricentre) définit la position de l'objet. Voici la description plus détaillée de ces paramètres :
- Demi-grand axe a : la moitié de la distance qui sépare le péricentre de l'apocentre (le plus grand diamètre de l'ellipse). Ce paramètre définit la taille absolue de l'orbite. Il n'a de sens en réalité que dans le cas d'une trajectoire elliptique ou circulaire (le demi-grand-axe est infini dans le cas d'une parabole ou d'une hyperbole)
- Excentricité e : une ellipse est le lieu des points dont la somme des distances à deux points fixes, les foyers (S sur le diagramme), est constante. L'excentricité mesure le décalage des foyers par rapport au centre de l'ellipse (C sur le diagramme); c'est le rapport de la distance centre-foyer au demi-grand-axe. Le type de trajectoire dépend de l'excentricité :
- e=0 : trajectoire circulaire
- 0<e<1 : trajectoire elliptique
- e=1 : trajectoire parabolique
- e>1 : trajectoire hyperbolique Image:Orbite.png
Fig. 1 - Paramètres orbitaux
- Inclinaison i : l'inclinaison (entre 0 et 180 degrés) est l'angle que fait le plan orbital avec un plan de référence. Ce dernier étant en général le plan de l'écliptique dans le cas d'orbites planétaires (plan contenant la trajectoire de la Terre; en noir dans la figure 1). L'inclinaison est l'angle orange dans la figure 1.
- Longitude du nœud ascendant ☊ : il s'agit de l'angle entre la direction du point vernal et la ligne des nœuds, dans le plan de l'écliptique. La direction du point vernal (en noir dans la figure 1) est la droite contenant le Soleil et le point vernal (point de repère astronomique correspondant à la position du Soleil au moment de l'équinoxe du printemps). La ligne des nœuds (en vert dans la figure 1) est la droite à laquelle appartiennent les nœuds ascendant (le point de l'orbite où l'objet passe du côté nord de l'écliptique) et descendant (le point de l'orbite où l'objet passe du côté sud de l'écliptique).
- Argument du périhélie ω : il s'agit de l'angle formé par la ligne des nœuds et la direction du périhélie (la droite à laquelle appartiennent le Soleil et le périhélie de la trajectoire de l'objet), dans le plan orbital. Il est en bleu dans la figure 1. La longitude du périhélie est la somme de la longitude du nœud ascendant et de l'argument du périhélie.
- Instant τ de passage au périhélie : La position de l'objet sur son orbite à un instant donné est nécessaire pour pouvoir la prédire pour tout autre instant. Il y a deux façons de donner ce paramètre. La première consiste à spécifier l'instant du passage au périhélie. La seconde consiste à spécifier l'anomalie moyenne M (en rouge dans la figure 1) de l'objet pour un instant conventionnel (l'époque de l'orbite). Il faut noter que l'anomalie moyenne n'est pas un angle physique mais spécifie la fraction de l'orbite accomplie par l'objet depuis son dernier passage au périhélie, exprimée sous forme angulaire. Par exemple, si l'objet a parcouru le quart de son orbite, son anomalie moyenne est 0,25×360° = 90°. La longitude moyenne de l'objet est la somme de la longitude du périhélie et de l'anomalie moyenne.

Période

Lorsqu'on parle de la période d'un objet, il s'agit en général de sa période sidérale, mais il y a plusieurs périodes possibles :
- Période sidérale - Temps qui s'écoule entre deux passages de l'objet devant une étoile distante. C'est la période « absolue » au sens newtonien du terme.
- Période anomalistique - Temps qui s'écoule entre deux passages de l'objet à son périastre. Selon que ce dernier précesse ou récesse, cette période sera plus courte ou longue que la sidérale.
- Période draconitique - Temps qui s'écoule entre deux passages de l'objet à son nœud ascendant ou descendant. Elle dépendra donc des précessions des deux plans impliqués (l'orbite de l'objet et le plan de référence, généralement l'écliptique).
- Période tropique - Temps qui s'écoule entre deux passages de l'objet à l'ascension droite zéro. À cause de la précession des équinoxes, cette période est légèrement et systématiquement plus courte que la sidérale.
- Période synodique - Temps qui s'écoule entre deux moments où l'objet prend le même aspect (conjonction, quadrature, opposition, etc.). Par exemple, la période synodique de Mars est le temps séparant deux oppositions de Mars par rapport à la Terre; comme les deux planètes sont en mouvement, leurs vitesses angulaires relatives se soustraient, et la période synodique de Mars s'avère être 779,964 d (1,135 années martiennes).

Relations entre les anomalies et rayons

Dans ce qui suit,

e

est l'excentricité,

T

est l'anomalie vraie,

E

est l'anomalie excentrique et

M

est l'anomalie moyenne. Le rayon

r

de l'ellipse (mesuré depuis un foyer) est donné par :

r = a(1 - e\cos(E)) = a\frac\,\!

Les relations suivantes existent entre les anomalies :

M = E - e\sin(E)\,\!

\cos(T) = \frac\,\!

ou encore

\tan(\frac) = \sqrt\tan(\frac)\,\!

Une application fréquente consiste à trouver

E

à partir de

M

. Il suffit alors d'utiliser l'expression :

E_ = \frac\,\!

Si on utilise une valeur initiale

E_0 = \pi

, la convergence est garantie, et est toujours très rapide (dix chiffres significatifs en quatre itérations).

Voir aussi

- Orbite d'attente
- Orbite de rebut
- Orbite de transfert
- Orbitographie
- Liste des articles relatifs à l'astronautique als:Umlaufbahn ja:軌道 (力学) simple:Orbit th:วงโคจร

OHV-Motor

Overhead valves (Obenliegende Ventile) bezeichnet eine Bauweise von 4-Takt-Hubkolbenmotoren, bei der die Einlass- und Auslass-Ventile im Zylinderkopf angeordnet sind. Die Ansteuerung der Ventile erfolgt über Stoßstangen und Kipphebel. Aus dem Begriff selbst geht die Lage der Nockenwelle nicht hervor. In der Regel benutzt man die Bezeichnung OHV für Motoren, bei denen die Nockenwelle im Kurbelgehäuse platziert ist. Motoren mit Nockenwelle im Zylinderkopf heißen OHC (bzw. DOHC-)- oder CIH-Motor.

Historisches

Die OHV-Bauweise ist seit Beginn des 20. Jahrhunderts bekannt. Vor allem aus Gründen der Ausfallsicherheit wurden jedoch bis zum zweiten Weltkrieg viele Viertakt-Otto-Motoren, bei denen nicht maximale Leistung gefordert war, als SV-Motor ausgelegt. Erst mit der Einführung zuverlässiger Materialien nach dem 2. Weltkrieg konnte der OHV-Motor in der Massenfertigung den SV-Motor ablösen. Technisch war der Übergang vom SV- zum OHV-Motor leicht zu bewerkstelligen, da die Nockenwelle ihre Lage im Kurbelgehäuse behielt.

Vor- und Nachteile

Vorteile

Die Möglichkeit den Motorblock weitgehend beizubehalten erleichterte den Übergang von SV- zu OHV. In den 1950ern wurden teilweise Umbausätze von SV nach OHV angeboten, um Fahrzeuge zu frisieren. Bei Fiat entstand aus dem Motor des Fiat Topolino durch einen geänderten Kopf der Motor, der bis in die 1990er im Fiat Panda verwendet wurde. Dadurch, dass keine Steuerkette abgenommen werden muß, ist der OHV-Motor in vielen Fällen einfacher zu warten als ein OHC-Motor.

Nachteile

Auch wenn der OHV-Motor dem kugelförmigen Brennraum-Ideal näher kommt als der SV-Motor, verhindern hohe oszillierende Massen höhere Nenndrehzahlen. Folge der langen Stößelstangen und der unterschiedlichen Wärmeausdehnung der Materialien von Block und Stößelstangen ist die erforderliche Sorgfalt bei der Einstellung des Ventilspiels und das trotzdem recht rasselnde Laufverhalten bei kaltem Motor. Bei Kleinmotoren relevant ist die teurere Produktion durch die größere Anzahl an Bauteilen.

Mischform CIH

Eine Mischform aus OHV- und OHC-Bauweise ist CIH (Camshaft in Head), eine z.B. bei Opel in den 1970ern verwendete Bauart, bei der die Nockenwelle seitlich im Zylinderkopf platziert war und die Ansteuerung der Ventile über Stoßstangen erfolgte. Diese Bauart ermöglichte durch geringere oszillierende Massen etwas höhere Drehzahlen als bei OHV-Motoren mit langen Stößelstangen üblich. Siehe auch: Ventilsteuerung, Themenliste Fahrzeugtechnik. Kategorie:Verbrennungsmotor

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