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THEME 2. LE SPORT
Tp  7 RELATIVITE DU MOUVEMENT
COMMENT REPERER LA TRAJECTOIRE D’UN MOBILE DANS
UN REFERENTIEL QUI SE DEPLACE ?
Préliminaire.
Le professeur a au préalable réalisé une chronophotographie du mouvement de la valve d’une roue de
vélo et d’un point de l’axe de rotation de cette roue du vélo en mouvement.Il a pour celà:
Fixé un papier calque sur l’écran du téléviseur. Visionné le film, image par image.
Pour une image du film, relevé soigneusement la position de la valve d’une roue de vélo en
mouvement et d’un point de l’axe de rotation de cette roue du vélo.
 Renouvelé cette opération pour chaque nouvelle image.
V
1°) ETUDIER LE MOUVEMENT PAR RAPPORT A UN OBS ERVATEUR LIE AU S OL.
1°) Tracer la trajectoire de chacun de ces points en reliant leurs positions successives dans le référentiel terrestre.
2°) Décrire ces différentes trajectoires.
3°) A partir de la trajectoire de l’axe de la roue et de la valve de la roue, comment la vitesse des deux points choisis évolue-t-elle avec le
temps ?
4°) Rappeler la formule qui permet de calculer la vitesse moyenne d’un point.
5°) Calculer la vitesse moyenne du point situé sur l’axe de rotation du vélo au cours de ce mouvement. Entre deux images, l’intervalle
de temps est de 40 ms
6°) Calculer la vitesse instantanée du point situé sur l’axe de rotation du vélo à sa position A4. Représenter le vecteur vitesse instantanée vA4. On prend pour echelle 1cm < ----> 1,0 m.s-1.
7°) Faire de même pour le point A12.
8°) Comparer vitesse moyenne et vitesse instantanée.
2°) ETUDIER LE MOUVEMENT PAR RAPPORT AU CADRE DU VELO.
Le professeur a relevé la position de la valve par rapport au point du cadre du vélo en mouvement.
9°) Décrire ces différentes trajectoires. Comment la vitesse des deux points choisis évolue-t-elle avec le temps ?
3°) CONCLUS ION.
10°) La nature du mouvement de la valve ou d’un point du cadre du vélo en mouvement dépend-t-il des conditions d’observation ?
Que faut-il définir ?
Lycée Michel de Montaigne - M. Brasseur - Année 2005 / 2006
TP 7. RELATIVITE DU MOUVEMENT
COMMENT REPERER LA TRAJECTOIRE D’UN MOBILE DANS
UN REFERENTIEL QUI SE DEPLACE ?
1°) ETUDIER LE MOUVEMENT PAR RAPPORT A UN OBS ERVATEUR LIE AU S OL.
1°) La trajectoire d’un point est l’ensemble de ses positions occupées au cours du temps.
2°) La trajectoire du point axial de la roue est une droite. Le mouvement de ce
point est donc rectiligne.
La trajectoire du point situé sur le pneu est une courbe formant des arches
régulières: le mouvement d’un point de la roue est dite curviligne.
La caméra est fixe par rapport à la classe. La classe est un solide de référence lié à la Terre: c’est un référentiel terrestre. Ces trajectoires sont relatives à un référentiel terrestre.
3°)
L’enregistrement du point axial montre des points régulièrement espacés: la vitesse du point axial est constante, son mouvement
et uniforme.
L’enregistrement du mouvement du point situé sur le pneu montre que l’espacement des points varie: la vitesse de ce point
varie au cours du temps. Elle est maximale aux sommets des arches de la trajectoire.
4°) La vitesse moyenne d’un point entre deux instants est le quotient de la distance parcourue par l’intervalle de temps
5°) On applique la relation:
A0A1 7
vmoy =
2,3 m
=
2,3 m
=
17 
= 3,4 m / s
-3
17 x 40 ms
17 x 40 x 10 s
On a mesuré sur la feuille une distance dA3A5 = 36,1 cm. Mais il faut tenir compte d’une échelle des distances. Or, grâce à une règle
étalon, nous savons que 16 cm sur le dessin représente 1 m en réalité, on en déduit donc dA0A17 = 2,3 m
Pour trouver le temps qui sépare les deux points A0 et A17, on connaît l’intervalle de temps qui sépare deux image  = 40 ms, on
endéduit tA0A17 = 17 x
 = 680 ms
6°) On applique la relation:
A3A 5
vA4 =
0,27 m
=
0,27
=
=
3,4 m / s = 3,4 x 3,6 km/h = 12,2 km/h
2
80 ms
80 x 10 s
On a mesuré sur la feuille une distance dA3A5 = 4,3 cm. Mais il faut tenir compte d’une échelle des distances. Or, grâce à une règle étalon,
nous savons que 16 cm sur le dessin représente 1 m en réalité, on en déduit donc dA3A5 = 0,27 m
Pour trouver le temps qui sépare les deux points A3 et A4, on connaît l’intervalle de temps qui sépare deux image  = 40 ms, on
-3
endéduit tA3A4 = 2  = 80 ms
7°) De même:
A11A1 3
vA12 =
8°) Conclusion.
0,27 m
=
= 3,4 m / s
2
80 ms
Dans le cas particulier d’un mouvement uniforme la vitesse moyenne est égale aux vitesses instantanées.
2°) ETUDIER LE MOUVEMENT PAR RAPPORT AU CADRE DU VELO.
9°) Le point axial de la roue est fixe.
Le point du pneu décrit un cercle centré sur l’axe de la roue: sa trajectoire est circulaire.
L’enregistrement du mouvement du point du pneu montre des points régulièrement
espacés: la vitesse de ce point est constante, son mouvement est unforme.
3°) CONCLUS ION.
10°) Le mouvement d’un point dépend du référentiel choisi . Ainsi, la valve d’une
roue de bicyclette décrit:
- une trajectoire circulaire uniforme par rapport au cadre;
- une trajectoire curviligne variée par rapport à la route.
Lycée Michel de Montaigne - M. Brasseur - Année 2005 / 2006
Lycée Michel de Montaigne - M. Brasseur - Année 2005 / 2006