Physique 2nde – 2007/2008 Chapitre 7 : La relativité du mouvement I. Trajectoire et vitesse 1) La trajectoire d’un objet dépend de l’observateur a) Système et référentiel : Nous avons vu en TP que le mouvement d’un objet n’est pas le même pour tous les observateurs. Lorsque l’on fait l’étude d’un mouvement, il faut toujours préciser : - le système : c’est l’objet considéré - le référentiel : c’est ce qui définit l’observateur (voir II) b) La trajectoire : Chapitre 7 : La relativité du mouvement b) Propriétés de la vitesse La vitesse d’un système dépend de l’observateur qui la détermine. Si la vitesse d’un système est constante on dit que le mouvement est uniforme. Un mouvement non uniforme peut-être soit accéléré, soit décéléré. 3) La trajectoire d’un objet dépend de l’observateur Le mouvement d’un système est caractérisé par sa trajectoire et sa vitesse. Ces deux caractéristiques dépendent de l’observateur et on dit donc que le mouvement est relatif. II. Le référentiel 1) Définition Définition : La trajectoire d’un système en mouvement est l’ensemble des positions occupées par ce système au cours du temps. Pour bien préciser par rapport à quoi le mouvement d’un système est étudié on définit un référentiel. Remarques : Si la trajectoire est une droite on dit que le mouvement est rectiligne. Si la trajectoire est un cercle, on dit que le mouvement est circulaire. Un référentiel est un solide de référence qui définit ce par rapport à quoi le mouvement est étudié. La trajectoire d’un système dépend du référentiel choisi. Exemple : Dans le cas de la chute libre d’une balle lâchée par un cycliste : - Si l’observateur est au bord de la route alors la trajectoire de la balle est une courbe en cloche - Si l’observateur est le cycliste alors la trajectoire de la balle est une droite 2) La vitesse d’un objet dépend de l’observateur a) Définition de la vitesse : La vitesse moyenne d’un objet entre deux instants est égale à la distance parcourue divisée par la durée écoulée entre ces deux instants. d v= t L’unité de la vitesse est le m/s (m.s-1) mais on peut utiliser le km/h (km.h-1) Exemples : - Quelle est la vitesse d’une voiture qui met 1h20min pour parcourir 110 km ? - Conversion des m.s-1 en km.h-1 : (1 m/s = 3600 m/h = 3,6 km/h) 2) Différents référentiels On peut définir de nombreux référentiels mais selon les études ce sont bien souvent les mêmes que l’on utilise. a) Le référentiel terrestre Utiliser le référentiel terrestre c’est prendre comme référence le globe terrestre avec son mouvement de rotation sur lui-même. Tous les points liés à la Terre sont fixes dans le référentiel terrestre. Remarque : lorsque l’on étudie un mouvement par rapport à un objet fixe par rapport à la Terre (la classe, une route,…) cela signifie que l’on choisit le référentiel terrestre. b) Le référentiel géocentrique Par rapport à un observateur terrestre lié au référentiel terrestre le mouvement des satellites de la Terre est complexe. Par exemple : la Lune tourne autour de la Terre alors que la Terre tourne sur elle-même. Physique 2nde – 2007/2008 Pour simplifier l’étude du mouvement des satellites de la Terre, on définit le référentiel géocentrique. Utiliser le référentiel géocentrique c’est prendre comme référence le globe terrestre privé de son mouvement de rotation sur lui-même. Dans le référentiel géocentrique tous les points liés à la Terre ont un mouvement de rotation autour de l’axe des pôles. Dans le référentiel géocentrique tous les satellites de la Terre ont un mouvement circulaire. c) Le référentiel héliocentrique Par rapport au référentiel géocentrique le mouvement des planètes est complexe car celles-ci tournent sur elles-mêmes et autour du soleil pendant que la Terre fait de même. Pour simplifier l’étude du mouvement des planètes, on définit le référentiel héliocentrique. Utiliser le référentiel héliocentrique c’est prendre comme référence le Soleil. Dans le référentiel héliocentrique, tous les points liés au Soleil sont fixes. Dans le référentiel héliocentrique la Terre a un mouvement quasi-circulaire uniforme. Chapitre 7 : La relativité du mouvement