Chapitre 7 : la relativité du mouvement

Cours écrit I) Système et référentiel 1) Définition du système : 1 2) Notion de référentiel : 1 3) Exemples de référentiel  II) mouvement du point d’un objet 2 1) Trajectoire d’un point  2) Vitesse moyenne et instantanée d’un point  3) Caractéristiques d’un mouvement 3 III) La relativité du mouvement par rapport au référentiel d’étude 3 1) Exemple de mouvement 4 2) Conclusion 4 Cours en vidéo le cours entier I) système et référentiel 1) le système d'étude 2) référentiel d'étude exemples de référentiels II) mouvement du point d'un objet 1) trajectoire d'un point 2) définition du mouvement exemple de trajectoire d’un point rappel: vitesse moyenne III) mouvement relatif à un référentiel

Le système solaire est constitué de nombreux astres, dont une étoile, le Soleil, et huit planètes. Comment décrire le mouvement des astres du système solaire ? I) Système et référentiel : 1) Définition du système : Animation : table à coussin d’air Avant de commencer toute étude de mouvement, il faut préciser l’objet qu’on étudie. On appelle cet objet un système. Pour ne pas compliquer l’étude des trajectoires, les systèmes que nous étudierons cette année seront des points. - Si les objets considérés sont très petits (atome, électron), on les assimilera à des points. le système sera qualifié de ponctuel. - Si les objets sont plus gros et ne peuvent pas être réduits à un seul point, le système sera un point de l’objet. Par exemple, si on étudie le mouvement d’une bille, le système sera le centre de la bille. Très souvent on étudie le mouvement du centre de gravité ou d’inertie de l’objet. Généralement le centre de gravité de l’objet correspond à son centre géométrique. 2) Notion de référentiel : Un référentiel est constitué : - d’un objet de référence par rapport auquel on repère les positions du système, - d’une horloge permettant un repérage des dates. 3) Exemples de référentiel : Vidéo Animation : les référentiels Tout objet peut-être choisi comme référentiel. Cependant, certains sont mieux adaptés que d’autres pour étudier un mouvement particulier. · Les référentiels terrestres : ils sont constitués à partir de n’importe quel objet de référence lié à la Terre et fixe par rapport à celle-ci. C’est le référentiel adapté à l’étude des mouvements sur la Terre. (exemple : salle de classe, laboratoire de physique, table immobile….) · Le référentiel géocentrique : il est constitué par le solide placé au centre de la Terre. C’est le référentiel adapté à l’étude des mouvements de la lune ou de satellites artificiels. · Le référentiel héliocentrique : il est constitué par un solide placé au centre du Soleil. C’est le référentiel adapté à l’étude des mouvements des planètes. II) mouvement du point d’un objet 1) Trajectoire d’un point : Vidéo Animation : Télécharger le logiciel solstice, visualisation de différents paramètres (vitesse position trajectoire) de quelques satellites de la Terre. On appelle trajectoire d’un point de l’objet, l’ensemble des positions successives que ce point occupe au cours du mouvement. Exemple 1 : trajectoire cycloïdal de la valve d’une roue dans le référentiel table (référentiel terrestre). Exemple 2 : trajectoire circulaire du satellite météostat 5 dans le référentiel géocentrique 2) Vitesse moyenne et instantanée d’un point (vidéo) · La vitesse moyenne est égale au quotient de la distance d parcourue par le mobile par la durée du déplacement . La vitesse instantanée d’un mobile est sa vitesse à l’instant où on l’observe. L’automobile possède un compteur de vitesse instantanée. Un train est en mouvement. Par rapport au référentiel train votre siège a une vitesse nulle Par rapport au référentiel Terre le siège est en mouvement sa vitesse n’est pas nulle : La vitesse d’un objet dépend du référentiel d’étude. 3) caractéristiques d’un mouvement Animation : mouvement des satellites et planètes Animation : table à coussin d’air Pour définir le mouvement d’un point, il faut préciser : - le référentiel d’étude - la vitesse du point en chaque instant - sa position en chaque instant, c’est à dire sa trajectoire Un mouvement est rectiligne si sa trajectoire est une droite. Un mouvement est circulaire si sa trajectoire est un cercle Le mouvement peut être également parabolique (trajectoire une parabole, cas du centre d’inertie d’un solide en mouvement sans frottement sur Terre), cycloïdale, spirale etc. Si la vitesse ne varie pas le mouvement est dit uniforme. Si la vitesse augmente, le mouvement est accéléré, si elle diminue il est ralenti. Exemple : le mouvement du centre d’inertie d’un palet se déplaçant sans frottement sur la table à coussin d’air est rectiligne uniforme. En effet sa trajectoire est une droite, et sa vitesse est constante. Le mouvement du point vert est curviligne non uniforme. En effet sa trajectoire est une courbe et sa vitesse n’est pas constante. III) la relativité du mouvement par rapport au référentiel d’étude 1) exemple de mouvement Une mouche se déplace avec une vitesse constante v = 1cm/s sur la grande aiguille d’une horloge On se propose de représenter la mouche sur l’aiguille toutes les dix secondes. Par rapport au référentiel ‘aiguille’ le mouvement de la mouche est rectiligne uniforme Vidéo Par rapport au référentiel terrestre son mouvement est spiral non uniforme Vidéo 2) conclusion Le mouvement d’un point du système dépend du référentiel d’étude. On dit que le mouvement est relatif au référentiel.