Physique, chapitre 04

Sciences physiques
Chapitre 04
CH04 Caractère relatif du mouvement.
Caractère relatif du mouvement.
II- Description d’un mouvement.
1)- La trajectoire d’un point.
I- Système et référentiel.
1)- Introduction :
2)- Définitions :
a)-
Le système :
b)-
Le Référentiel :
a)-
Définition.
b)- Exemple 1 : chute libre d’une balle.
Étude de vidéos : CHGOLF et BILLE
avec AVIMECA ou MarqCD puis
mouvement dans un train : site
(2danimations : la chute libre 1)
3)- Les référentiels d’étude.
c)- Exemple 2 : trajectoire de la valve
d’une roue de vélo.
a)- Le référentiel terrestre ou référentiel du
laboratoire.
d)-
b)-
Le référentiel géocentrique.
c)-
Le référentiel héliocentrique ou de Copernic.
Remarques.
2)- Relativité du mouvement.
3)- La vitesse.
a)-
Valeur de la vitesse :
b)-
Cas d’un mouvement rectiligne :
c)-
Cas d’un mouvement curviligne :
Exercices :
a)- Exercice 2 : Différents
mouvements.
III- Application.
b)- Exercice 4 : Mouvement de la
Terre.
1)- QCM : QCM Questy
c)-
2)- Exercices :
d)- Exercice 7 : Trajectoires sur la
planète Terre.
e)-
Exercice 5 Mouvement de la Lune.
Exercice 8 : Satellite ASTRA.
f)- Exercice 11 : Comète McNaught.
g)- Exercice 12 : Trajectoire de Vénus
et du Soleil.
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CH04 Caractère relatif du mouvement.
I- Système et référentiel.
1)- Introduction :
-
Considérons un train de voyageur en mouvement. Dans un wagon, deux voyageurs V1 et V2 sont assis.
-
Sur le quai de la gare deux observateurs O1 et O2 immobiles observent le train partir.
-
Questions que l’on peut se poser :
-
Quel est le mouvement de V1 par rapport à O1 ?
-
Quel est le mouvement de O2 par rapport à V2 ?
-
Quel est le mouvement de V1 par rapport à V2 ?
-
Les voyageurs, les observateurs constituent les systèmes étudiés.
Lors d’une étude de mouvement, il faut toujours indiquer l’objet dont on étudie le mouvement et aussi
l’objet par rapport auquel on étudie le mouvement.
-
Conséquences : un objet peut être en mouvement par rapport à un observateur et immobile par rapport à
un autre.
-
Le mouvement d'un objet est relatif à un objet de référence appelé référentiel.
Remarque : le mouvement d’un objet étant généralement complexe, en classe de Seconde, on se limite à
l’étude d’un point d’un objet, d’un système.
-
2)- Définitions :
a)- Le système :
- L’objet ou le point de l’objet dont on étudie le mouvement est le système étudié.
-
Dans le cas de l’étude d’un mouvement, on l’appelle aussi le mobile.
b)- Le Référentiel :
-
L’objet de référence par rapport auquel on étudie le mouvement d’un système est appelé le Référentiel.
-
Un référentiel est un solide par rapport on étudie le mouvement d'un mobile (ou système)
-
Remarque : Pour décrire le mouvement d'un mobile, il faut indiquer le référentiel d'étude.
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CH04 Caractère relatif du mouvement.
3)- Les référentiels d’étude.
a)- Le référentiel terrestre ou référentiel du laboratoire.
- On utilise, le plus souvent, comme repère lié au référentiel terrestre, deux axes horizontaux et un axe
vertical.
- Ce référentiel est bien commode pour l’étude du mouvement des objets dans une salle de classe, pour
tous les mouvements qui s’effectuent au voisinage de la terre.
b)- Le référentiel géocentrique.
L’origine du repère lié au référentiel Géocentrique est située au centre de la Terre. L ’axe z’Oz est
orienté vers une étoile lointaine :
-
On peut choisir l’étoile polaire. Les axes x’Ox et y’Oy sont situés dans le plan équatorial et ils sont
orientés vers des étoiles lointaines supposées fixes.
-
Ce référentiel est commode pour l’étude des satellites de la Terre. Ce référentiel n’est pas entraîné dans
le mouvement de rotation de la Terre.
-
Dans ce référentiel, la Terre est animée d’un mouvement de rotation uniforme de l’ouest vers l’est,
autour de l’axe des pôles.
-
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CH04 Caractère relatif du mouvement.
c)- Le référentiel héliocentrique ou de Copernic.
L’origine du repère lié au référentiel Héliocentrique est située au centre du Soleil. Les axes z’Oz, x’Ox
et y’Oy sont orthogonaux et ils sont orientés vers des étoiles lointaines supposées fixes.
-
Ce référentiel est commode pour l’étude des satellites du Soleil. Dans ce référentiel, la Terre décrit une
orbite elliptique autour du Soleil en une année.
-
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CH04 Caractère relatif du mouvement.
II- Description d’un mouvement.
1)- La trajectoire d’un point.
a)- Définition.
Dans un référentiel donné, on appelle trajectoire d’un point, l’ensemble des positions successives que ce
point occupe au cours de son mouvement.
-
b)- Exemple 1 : chute libre d’une balle. Étude de vidéos :
CHGOLF et BILLE avec AVIMECA ou MarqCD puis mouvement dans un train : site (2danimations : la
chute libre 1)
-
Chronophotographie du mouvement de la balle pour deux observateurs.
-
Le mouvement de la balle n’est pas le même pour les deux observateurs.
c)- Exemple 2 : trajectoire de la valve d’une roue de vélo.
-
Mouvement de la valve V par rapport au Sol S.
-
La valve décrit une cycloïde dans ce référentiel.
-
Mouvement de la valve V par rapport à l’axe de la roue A.
La valve décrit un cercle dans ce référentiel (la valve tourne autour du point A, toujours à la même
distance du point A)
-
d)- Remarques.
-
La trajectoire d’un point mobile dépend du référentiel d’étude.
-
Si la trajectoire est une droite, le mouvement est rectiligne.
-
Si la trajectoire est un cercle, le mouvement est circulaire.
-
Si la trajectoire est une portion de courbe, le mouvement est curviligne.
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CH04 Caractère relatif du mouvement.
2)- Relativité du mouvement.
Le mouvement d’un point du système étudié dépend du référentiel d’étude pour décrire ce mouvement.
On dit que le mouvement est relatif.
-
3)- La vitesse.
a)- Valeur de la vitesse :
Dans un référentiel donné, la valeur de la vitesse d’un point est le rapport de la distance d parcourue par
la durée ∆t du parcours :
-
d : représente la distance parcourue en mètres (m)
∆t : représente la durée du parcours en secondes (s)
v : représente la vitesse moyenne exprimée en m / s ou m.s –1
-
Remarque : dans ce cas, on parle de vitesse moyenne v m.
b)- Cas d’un mouvement rectiligne :
c)- Cas d’un mouvement curviligne :
-
Remarque :
-
Dans un référentiel donné, le mouvement d’un point est :
-
Décéléré ou ralenti lorsque la valeur de la vitesse de ce point diminue ;
-
Accéléré lorsque la valeur de la vitesse de ce point augmente ;
-
Uniforme lorsque la valeur de la vitesse de ce point est constante.
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III- Application.
1)- QCM :
Énoncé
A
B
C
Réponse
A
1
Dans un référentiel
héliocentrique, les
planètes du système
solaire sont :
En mouvement
Fixes
Fixes pour
certaines et
en
mouvement
pour
d’autres
2
Dans le référentiel
héliocentrique, la
Terre :
Tourne autour du
Soleil
Est fixe par
rapport au Soleil
Tourne
autour de la
Lune
A
3
Un enfant qui court
sur un terrain est :
En mouvement
par rapport au
Soleil
Immobile par
rapport au Soleil
En
mouvement
par rapport
à la Terre
AC
4
Dans un référentiel
donné, la valeur de la
vitesse d’un point
mobile peut être
calculée par la
relation :
v = d . ∆t
A
5
L’Homme a posé
pour la première fois
un pied sur la Lune
le 20 juillet 1969. Le
trajet d’environ 3,7 x
10 8 m entre la Terre
et la Lune a duré 4,3
jours. Quelle est la
valeur de la vitesse
du vaisseau lors de
ce trajet ?
6
En 2007 la comète de
Holmes a eu une
vitesse de l’ordre de
25000 m.s –1. Quelle
distance a-t-elle
parcourue en 2,0 min
1,0 x 10 3 m.s –1
3,6 x 10 3 m.s –1
1,0 x 10 5
m.s –1
3,0 x 10 3 km
3,0 x 10 6 m
2,1 x 10 2 m
A
AB
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7
Dans un référentiel
héliocentrique, la
trajectoire de Mars
est :
Une portion de
droite
Sa trajectoire est
une droite et la
valeur de la
vitesse est
constante
CH04 Caractère relatif du mouvement.
Uniforme
Une portion
de cercle
C
Sa trajectoire est
une droite et la
valeur de la
vitesse est
variable
Sa
trajectoire
est un cercle
et la valeur
de la vitesse
est
constante
A
A
8
Un système a un
mouvement
rectiligne uniforme
si :
9
Les trajectoires de la
Terre dans le
référentiel
géocentrique et
héliocentrique sont :
Différentes
Identiques
Identiques
le jour et
différentes
la nuit
10
La trajectoire du
centre de la Lune :
Est circulaire
Est rectiligne
Dépend du
référentiel
C
11
La trajectoire décrite
par le centre d’une
planète :
Est indépendante
du référentiel
Dépend du
référentiel
Est toujours
circulaire
B
2)- Exercices :
a)- Exercice 2 : Différents mouvements.
b)- Exercice 4 : Mouvement de la Terre.
c)- Exercice 5 Mouvement de la Lune.
d)- Exercice 7 : Trajectoires sur la planète Terre.
e)- Exercice 8 : Satellite ASTRA.
f)- Exercice 11 : Comète McNaught.
g)- Exercice 12 : Trajectoire de Vénus et du Soleil.
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