A Le système et le référentiel
En mécanique, pour étudier le mouvement d'un corps, il est nécessaire de préciser par rapport à quoi on raisonne.
On se fixe donc un référentiel d'étude. Cela consiste à étudier le mouvement des corps par rapport à un objet de référence (un solide, dans la pratique) que l'on considère immobile.
À savoir
Un système peut être soit au repos, soit en mouvement suivant le référentiel choisi.
EXEMPLES
Un radar routier mesure la vitesse des voitures par rapport à la route. Le véhicule vert A est « flashé » à 145 km/h et la voiture bleue B à 160 km/h. Cependant, le conducteur du véhicule A voit l'autre voiture le doubler à 15 km/h seulement.
Dans un train roulant à 300 km/h, pour un passager A assis, une personne se déplace vers l'avant du train en marchant à 2 km/h. Pour un observateur sur le quai d'une gare, cette personne se déplace à 302 km/h.
B La trajectoire
La trajectoire est la ligne formée par l'ensemble des positions prises par un point au cours de son mouvement. Elle dépend du référentiel choisi.
Une trajectoire peut être une droite, un cercle, une courbe.
EXEMPLE
Un cycliste en mouvement lâche une balle.
En prenant comme référentiel un point fixe extérieur, on observe la trajectoire de 3 points : la balle (en rouge), l'axe de la roue avant (en vert) et le réflecteur de cette même roue (en bleu). On schématise leurs trajectoires ci-dessous :
On constate que la trajectoire de l'axe de la roue avant est une droite, tandis que celles de la balle et du réflecteur sont des courbes.
Si on change de référentiel, en prenant par exemple l'axe de la roue (en vert), on obtient le schéma ci-contre, pour la trajectoire du réflecteur (en bleu) :
On constate à présent que cette trajectoire correspond à un cercle.
C Le mouvement
Si la trajectoire est une droite, le mouvement est rectiligne.
Si la trajectoire est un cercle, le mouvement est circulaire.
Si la trajectoire est quelconque (c'est-à-dire qu'elle ne forme ni un cercle, ni une droite), le mouvement est curviligne.