Thème II Chapitre 10 La pratique du sport La relativité du mouvement Compétences attendues : Comprendre que la nature du mouvement observé dépend du référentiel choisi ; Réaliser et exploiter des enregistrements vidéo pour analyser des mouvements ; Porter un regard critique sur un protocole de mesure d’une durée en fonction de la précision attendue. I. La relativité du mouvement. 1.1 Activité documentaire. On s’intéresse à une course cycliste et plus particulièrement aux deux cyclistes A et B en tête de la course. Ces deux cyclistes A et B roulent à la même hauteur et à la même vitesse. Un spectateur est immobile sur le bord le route et observe la course. Un caméraman est en train de doubler le groupe de cycliste sur une moto. 1/ Le cycliste B est-il en mouvement par rapport au: cycliste A ? spectateur ? caméraman ? 2/ Dans quelle condition peut-on dire qu’un corps est en mouvement ? 1.2 Activité expérimentale (voir TP8) II. Définitions. 2.1 Système. Pour étudier la mouvement, il est nécessaire de préciser le système considéré, c’est à dire le corps ou le point choisi. En seconde, nous nous limiterons à l’étude de points ou de systèmes ponctuels (suffisamment petit pour être considéré comme un point). Un corps n’est en mouvement ( ou immobile ) que par rapport à un autre. La description du mouvement d’un système nécessite un solide de référence. 2.2 Référentiel. Pour être précise, cette description demande aussi l’utilisation d’un repère pour indiquer précisément la position du système et une horloge pour indiquer à quel instant le système occupe sa position déterminée ; L’étude précise des mouvements nécessite la définition d’un référentiel d’étude constitué : d’un solide de référence pour repérer les positions du système ; d’une horloge pour repérer les dates. Selon le mouvement à étudier, on choisit un référentiel adapté à chaque cas. Les référentiels les plus courants sont les suivants : Chapitre 10 La relativité du mouvement Thème II Référentiel terrestre Tout solide fixe par rapport à la Terre peut être considéré comme un référentiel terrestre. Les référentiels terrestres sont les mieux adaptés à l’étude des mouvements à la surface de la Terre. Référentiel géocentrique Le référentiel géocentrique est constitué : d’un solide de référence : le centre de la Terre ; d’un système d’axe dont les directions sont déterminées par trois étoiles fixes. C’est celui que nous choisirons pour décrire le mouvement des satellites de la Terre. La pratique du sport Référentiel héliocentrique Le référentiel héliocentrique est constitué : d’un solide de référence : le centre du Soleil ; d’un système d’axe dont les directions sont déterminées par trois étoiles fixes utilisées pour définir le référentiel géocentrique. Ce référentiel est utilisé pour étudier le mouvement des planètes du système solaire. 2.3 Mouvement. Un système est en mouvement par rapport à un référentiel quand la position du système dans ce référentiel évolue au cours du temps. Un système peut être en mouvement dans un référentiel et immobile dans un autre. III. La trajectoire d’un point. Définition : C’est l’ensemble des positions successives occupées par ce point au cours du mouvement : c’est « la trace » que laisse dans un référentiel le système au cours de son déplacement. La trajectoire d’un point dépend du référentiel d’étude. IV. Vitesse moyenne d’un point. La vitesse moyenne, notée v, est égale au quotient de la longueur l du parcours par la durée t du parcours. V = l / t Unités : l ( en m ) t ( en s ) v ( en m.s-1 ) V. Quelques mouvements particuliers. 5.1 Mouvement rectiligne. Un point est animé d’un mouvement rectiligne dans un référentiel, si sa trajectoire est une droite dans ce référentiel. De plus si la vitesse est constante au cours du mouvement, on dit que le mouvement est rectiligne uniforme. Chapitre 10 La relativité du mouvement Thème II La pratique du sport 5.2 Mouvement circulaire. Un point est animé d’un mouvement circulaire dans un référentiel si sa trajectoire est un cercle dans ce référentiel. De plus, si sa vitesse est constante au cours du mouvement, on dit que le mouvement est circulaire uniforme. 5.3 Quelques exemples de mouvements. 1° cas 2° cas La trajectoire est une La trajectoire est une droite droite La valeur de la vitesse est La valeur de la vitesse constante augmente Le mouvement est Le mouvement est rectiligne uniforme rectiligne accéléré 3° cas La trajectoire est une courbe La valeur de la vitesse est variable Le mouvement est curviligne 4° cas La trajectoire est un cercle La valeur vitesse est constante Le mouvement est circulaire uniforme 1° cas : 2° cas : 3° cas : 4° cas : t0 VI. Mesure d’une durée : chronométrage Voir activité documentaire : « La photofinish » Chapitre 10 La relativité du mouvement