Le problème à trois corps restreint

Guillaume Boubin Mathieu Havel Pierre Inizan Gaétan Le Chat
Date de création : 16/01/2007

Introduction

Cette applet est consacrée à l'étude du problème à trois corps restreint. On s'intéresse ainsi au mouvement d'une particule test dans le champ de gravité de deux masses en rotation circulaire uniforme autour de leur centre de gravité commun. La troisième masse est supposée ne pas perturber les deux premières et se mouvoir dans le même plan sous la seule influence de la gravité.

La modélisation numérique a été faite en langage JAVA dans l'environnement de développement SimuLab.

L'utilisateur peut visualiser les points fixes du problème (les points de Lagrange) ainsi que la trajectoire de la particule test dans le repère tournant correspondant aux conditions initiales qu'il choisit ou défini. Il a aussi le choix de visualiser les courbes de vitesse nulle, l'intégrale de Jacobi ainsi que la trajectoire de la particule test dans le repère fixe.

Pour plus de détails concernant la formalisation du problème et les méthodes numériques employées pour la réalisation de cette applet veuillez vous rendre ici

Liste des paramètres de l'applet


Mode d'emploi de l'applet

Au lancement de l'applet, la fenêtre suivante apparaît :
lancement
images-applet/appletAcceuil.png
Fenêtre apparaissant au lancement de l'applet.

Crédit : Guillaume Boubin, Mathieu Havel, Pierre Inizan, Gaétan Le Chat.


Dès lors l'utilisateur a le choix entre : L'utilisateur a ensuite la possibilité de cocher les cases suivantes (juste en dessous des paramètres) :
Puis l'utilisateur choisit l'affichage (la façon dont il veut visualiser le calcul) :

Calcul demandé
images-applet/appletTrajHenon.png
Fenêtre qui apparaît lorsque le calcul est lancé. Ici, la trajectoire de Hénon est tracée, et l'ajustement de la fenêtre graphique a été demandé.

Crédit : Guillaume Boubin, Mathieu Havel, Pierre Inizan, Gaétan Le Chat.


Une fois le calcul lancé, au dessus du graphique plusieurs boutons sont alors disponibles :
Remarque :

Mode d'emploi pour les sections de Poincaré

Les réglages n'étant pas évidents, nous allons expliquer comment afficher des sections de Poincaré.

Le fonctionnement est assez simple. Une section de Poincaré est une représentation dans un plan, deux paramètres étant fixés : la surface de section, et l'énergie (donc l'intégrale de Jacobi).
Pour le moment la partie "Section de Poincaré" est en version BETA, et ne permet d'afficher que des sections dont la "surface de section" est q2=0 (ie. on trace un point dans le plan de la section à chaque fois que la particule test passe à q2=0).

Ainsi il est important de faire attention à la valeur de J0 dans les paramètres, car elle fixe la variété d'énergie sur laquelle on se place dans la section (pour plus d'informations, voir le cours sur les sections de Poincaré

Le plan de la section est ici (q1,p1). On part donc de conditions initiales pour se placer sur une trajectoire de Poincaré (ie. q10, q20, p10, p20 donnés). Dans l'applet, on peut choisir q10 et p10, qui sont en réalité les valeurs intiales de "q1" et "q1point-q2"(=p1), q20 étant toujours choisit égal à zéro pour s'assurer que la trajectoire passe par q2=0.
Il est cependant pas nécessaire de s'occuper de p10, car l'applet le fait automatiquement.

Une fois lancé, l'applet calcule les points de la trajectoire de Poincaré (ie. les points tels que q2=0) jusqu'à ce que le nombre de points de la trajectoire de Poincaré ait atteint celui désiré (paramétré par l'utilisateur), puis fait varier p10 en adptant à chaque fois p20 pour rester à J0=cste, mais sans jamais faire varier q10.

Une fois que l'utilisateur juge qu'il y a suffisamment de point pour un q10 donné, il peut changer la valeur de q10 en changeant le paramètre "q1", et relancer l'applet, sans effacer les points précédents, et sans changer J0.

Section de Poincaré pour J=4.00278
images-applet/appletSection.png
Section de Poincaré obtenue en choisissant les paramètres prédéfinis "Trajectoire héliocentrique SECTION", et en faisant varier "q1" (valeurs choisies : 0.53 ; 0.46 ; 0.43 ; 0.33 ; 0.15 ; 0.1). On a pas attendu que tous les p10 soient balayés pour chaque q10.

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Exemple

Trajectoire pour deux pas d'intégrations différents
images-applet/appletPasInteg.jpeg
Trajectoires obtenues avec l'intégrateur symplectique à pas fixe pour l'ensemble de valeurs "Vitesse nulle en C avec échappement de la sonde" pour deux valeurs de pas de d'intégration différentes : 0.5 à droite et 0.1 à gauche. On peut remarquer que pour un pas de 0.5 la sonde part en ligne droite (équivalent à une spirale dans le repère tournant) alors que pour un pas de 0.1, son orbite est une ellipse allongée ne dépassant pas un rayon de 10.

Crédit : Guillaume Boubin, Mathieu Havel, Pierre Inizan, Gaétan Le Chat.