La relativité du mouvement de translation - Maxicours

La relativité du mouvement de translation

Objectifs
  • Comprendre que la nature du mouvement observé dépend du référentiel choisi.
  • Expliquer l’influence du choix du référentiel sur la description du mouvement de translation.
Points clés
  • Tout segment d’un objet qui reste parallèle à lui-même au cours du mouvement définit un mouvement de translation.
  • Les mouvements dépendent du référentiel choisi : il y aura mouvement ou non et la trajectoire sera différente.
Pour bien comprendre
  • Identification du système
  • Notion de référentiel
1. La trajectoire d'un point

Un point est en mouvement par rapport à un référentiel auquel est attaché un repère. Le point se déplace au cours du temps dans un référentiel identifié, et décrit une courbe qu’on appelle trajectoire.


Trajectoire constituée par l’ensemble des positions Mi du point M au cours du temps
Remarque
Le sens du mouvement est en général indiqué par une flèche sur la trajectoire de l’objet étudié.
Exemple
La trajectoire de la Lune autour de la Terre est un cercle.
2. Le mouvement de translation
Un solide a un mouvement de translation si tout segment du solide reste parallèle à lui-même au cours du mouvement.

La translation peut-être circulaire, curviligne ou rectiligne.


Différents types de mouvements de translation
Exemples
Une fusée est en translation rectiligne au début de son lancement car sa trajectoire est une droite et qu’elle reste parallèle à elle-même au cours du mouvement.

Mouvement de translation rectiligne de la fusée
La cabine d’une grande roue est en translation circulaire car elle a une trajectoire en forme de cercle et qu’elle reste parallèle à elle-même au cours du mouvement.

Mouvement de translation circulaire de la nacelle
Un verre est en translation curviligne lorsque sa trajectoire est une courbe et qu’il reste parallèle à lui-même au cours du mouvement.

Mouvement de translation curviligne du verre
Contre-exemple
Le mouvement de la Terre autour du Soleil n’est pas une translation car la Terre ne reste pas parallèle à elle-même au cours du mouvement (elle est en rotation sur elle-même).
3. La relativité du mouvement de translation
a. Immobile ou en mouvement

Un même personnage ou un même objet peut être décrit comme immobile ou en mouvement.

Lorsque l'on décrit un mouvement, la première étape est toujours de définir l'objet qui sert de référence. Cet objet est appelé référentiel (le Soleil, le sol terrestre, une étoile lointaine, etc.).

Tout objet en mouvement se déplace par rapport à un référentiel donné.

Exemple : qui est en mouvement ?

Déplacement d'un autobus devant un personnage

Dans la situation ci-dessus :

  • si on choisit comme référentiel le personnage C, les personnages A et B sont en mouvement par rapport à C ; ils se déplacent devant lui ;
  • si on choisit comme référentiel le personnage A, le personnage B est immobile par rapport à A (la distance entre eux deux ne change pas) mais le personnage C est en mouvement par rapport à A (A voit passer C devant la vitre).
b. La relativité de la trajectoire

La trajectoire peut être différente selon le référentiel choisi.

Exemple
Un observateur sur le quai d’un port regarde un bateau qui se déplace sur l’eau. Un matelot en haut du mât laisse tomber une balle. La balle tombe en bas du mât.

Trajectoire de la chute de la balle vue du bateau et vue du quai

Pour le matelot dans le bateau, la trajectoire de la balle est rectiligne.
Pour l’observateur sur le quai, la trajectoire de la balle est curviligne.

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