La relativité du mouvement - Maxicours

La relativité du mouvement

Objectif : Pour étudier le mouvement d’un objet, il faut d’abord décrire ce mouvement. Quelles méthodes utilise-t-on pour cela ?
1. Notion de référentiel

On appelle référentiel terrestre tous les objets fixes par rapport à la Terre.

Exemple :
Si on demande, au cours d’un match, à un joueur de foot et à un gardien de but de décrire le mouvement d’un ballon, leur réponse ne sera pas forcément identique.
En effet, le mouvement d’un objet est relatif à un observateur. Il doit donc être décrit par rapport à un référentiel c’est-à-dire par rapport à un objet choisi arbitrairement.

 



Parmi les trois caméras, laquelle constitue un référentiel terrestre ? Pourquoi ?

La caméra posée sur un support constitue un référentiel terrestre car celle-ci est un solide fixe par rapport à la Terre. Elle ne dépend pas du mouvement du cycliste. Ainsi l'observation d'un mobile varie selon le référentiel choisi.

Remarque :
Il existe également des référentiels qui ne sont pas terrestres :
• le référentiel géocentrique permet de décrire le mouvement des satellites de la Terre, tels que la Lune mais aussi des satellites artificiels mais il n'est pas adapté à la description des mouvements terrestres. Il est utilisé par les astronomes ;
• le référentiel héliocentrique permet de décrire le mouvement des planètes du système solaire autres que la Terre. Le centre du soleil est fixe par rapport à ce référentiel. Il est également utilisé par les astronomes.

 

 

Utilisation de l'animation :
Le référentiel de laboratoire est-il un référentiel terrestre ? Pourquoi ?

Le référentiel de laboratoire est bien un référentiel terrestre car celui-ci est fixe par rapport à la rotation de la Terre. 
Lors de travaux pratiques de physique au sein d'un laboratoire, le solide de référence est constitué par tous les objets fixes de la salle de laboratoire, comme les murs, le revêtement du sol... Ainsi, il y a une infinité de référentiels terrestres car il existe une infinité d'objets fixes par rapport à la Terre.

2. La trajectoire

Décrire le mouvement d’un objet consiste à donner la position de cet objet par rapport à un référentiel à différents moments. La trajectoire est l’ensemble des positions successives d’un point appartenant à l’objet.

Considérons la valve d’une roue de vélo :


La trajectoire de la valve par rapport à l’axe de la roue est circulaire :
 
La trajectoire de la valve par rapport à la route (référentiel terrestre) est une courbe complexe :
 
L’essentiel
Le mouvement d’un objet doit être décrit par rapport à un référentiel. La trajectoire dépend de ce référentiel.

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