2nde www.pichegru.net 30 mai 2016 Chapitre 8 : Relativité du mouvement distance parcourue durée du déplacement Dans le système d’unités SI, une distance s’exprime en mètre et une durée en seconde. Donc une vitesse s’exprime en mètres par secondes (m·s-1). v moyenne = M Moouuvveem meen ntt eett rrééfféérreen nttiieell Toutefois d’autres unités sont parfois utilisées (km·h-1, notamment). Conversion à retrenir : 1 m·s-1 = 3600 m·h-1 = 3,6 km·h-1 Comprendre que la nature du mouvement observé dépend du référentiel choisi. Si le mouvement se fait à vitesse constante, on dit qu’il est uniforme. Référentiel Vitesse et référentiel Le mouvement d’un objet étudié dépend de l’objet de référence choisi pour l’étude de ce mouvement. Cet objet est appelé référentiel. Exercice 3 Vitesse moyenne Un point particulier d’une roue de vélo n’aura pas la même trajectoire si on observe le vélo en étant fixe par rapport au sol (référentiel terrestre) ou si on l’observe en étant sur le vélo (référentiel lié au vélo). Mesure du temps Porter un regard critique sur un protocole de mesure d’une durée en fonction de la précision attendue. Mouvements d’un point de la roue d’un vélo Donc, pour étudier le mouvement d’un objet, caractérisé par sa trajectoire et sa vitesse, il faut d’abord choisir un référentiel d’étude. Date et durée Référentiel : objet par rapport auquel on étudie un mouvement. On y associe un repère (O, x, y, z) et une horloge, pour pouvoir repérer la position d’un point en fonction du temps. Une date correspond à un moment précis. Elle est notée t. Une durée correspond à une différence de date, notée ∆t. L’unité SI de la durée est la seconde (s). Référentiel terrestre : il est construit à partir d'un objet immobile par rapport au sol. Ce référentiel est adapté à l'étude des mouvements sur Terre. Précision d’une mesure de durée Il y a plusieurs méthode pour mesurer une durée (chronomètre manuel ou automatique, enregistrement vidéo). La méthode utilisée va influer sur la précision de la mesure. Référentiel géocentrique : il est lié au centre de la Terre et ses axes pointent dans des directions fixes (le repère ne tourne pas sur lui-même avec la Terre). Ce référentiel est utilisé pour étudier le mouvement d’objets en orbite autour de la Terre (la lune, les satellites artificiels). Exercice 4 Date et durée Relativité du mouvement Quelques référentiels courants Exercice 1 Mouvement et référentiel Trajectoire La trajectoire d'un point est l’ensemble des positions successives occupées par ce point au cours du temps. Deux points d’un même objet n’ont pas forcément la même trajectoire (exemple : le mouvement d’un point sur le cadre d’un vélo et le mouvement d’un point sur une roue de ce vélo). Trajectoires ÉÉttuuddee dd’’uun nm moouuvveem meen ntt TP 8 : Étude d’un mouvement Réaliser et exploiter des enregistrements vidéo pour analyser des mouvements Objectif : Étudier le mouvement d’un ballon Démarche : On filme un ballon avec une caméra sur trépied et un objet servant d’échelle de distance. Puis, en passant la vidéo image par image, on fait en relevé des différentes positions du ballon au cours du temps en se servant d’un papier calque apposé sur l’écran. Observations : la trajectoire du ballon est parabolique. La connaissance du temps qui s’écoule entre chaque image (ici, 33 ms) et de la distance parcourue par le ballon (grâce à l’échelle de distance) on peut en déduire sa vitesse (15 à 20 m·s-1 selon les tirs). Allure de la trajectoire Un mouvement en ligne droite est dit rectiligne. Un mouvement en cercle est dit circulaire. Un mouvement à vitesse constante est dit uniforme. Le mouvement d’un projectile (objet lancé) est dit parabolique. Il existe bien d’autres formes de mouvements. Autres exemples de mouvements La Terre tourne-t-elle autour du Soleil ? e-penser Exercice 2 Trajectoires Vitesse La vitesse d’un objet dépend aussi du référentiel choisi. La vitesse moyenne d’un objet se calcule par la relation : -1-