Observer les mouvements

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Fiches
Classe(s) : 2de | Thème(s) : L'étude du mouvement

Rappels de cours

1 La relativité du mouvement

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 Le mouvement est une notion relative. Il dépend de l’endroit de référence où se place l’observateur.

exemple Le casque du cycliste est en mouvement par rapport à la route, mais il est immobile pour le cycliste.

 La description d’un mouvement nécessite le choix d’un solide de référence appelé référentiel. Le référentiel le plus souvent utilisé pour décrire les mouvements sportifs est le référentiel terrestre.

2 La trajectoire

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La trajectoire est l’ensemble des positions successives occupées par l’objet mobile au cours de son mouvement. Elle dépend du référentiel.

exemple La trajectoire du point M d’une roue est un cercle par rapport à l’axe O de la roue, et une cycloïde dans le référentiel terrestre.

3 La vitesse

La vitesse moyenne v est le quotient de la distance parcourue d sur la durée du parcours Δt=t2t1 (t1 et t2 : deux dates successives).

v=dΔt

d en m (en km) ;

Δt en s (en h) ;

v en ms1 (en kmh1).

Si la vitesse est constante, le mouvement est dit uniforme. Si la vitesse augmente, le mouvement est accéléré et si elle diminue, le mouvement est ralenti.

exemple Une chronophotographie montre les positions du mobile à intervalles de temps réguliers. Les positions sont régulièrement espacées dans le cas d’une vitesse constante .

Méthode

Décrire un mouvement dans deux référentiels différents

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Un cycliste lâche une balle en roulant à vitesse constante. Les enregistrements montrent les différents mouvements. L’intervalle de temps séparant deux positions successives est 40 ms.

Dans le référentiel terrestre

Dans le référentiel vélo

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1. Décrire les trajectoires observées pour la balle.

2. Décrire les variations de la vitesse du vélo et de la balle dans le référentiel terrestre.

3. Le vélo se déplace sur la route de 2,8 m en 0,40 s, calculer sa vitesse dans chaque référentiel.

Conseils

1. Une trajectoire peut être rectiligne (ligne droite), circulaire (cercle) ou curviligne (quelconque).

2. Observez les intervalles entre les points.

Solution

1. Dans le référentiel terrestre, la balle a une trajectoire curviligne (parabolique) mais dans le référentiel vélo, elle a une trajectoire rectiligne. La trajectoire dépend du référentiel.

2. La distance parcourue par le vélo pendant des intervalles de temps égaux reste la même, sa vitesse est donc constante.

Les positions de la balle sont de plus en plus espacées, sa vitesse est donc de plus en plus grande : le mouvement est accéléré.

3. Dans le référentiel terrestre : v=dΔt=2,80,40 = 7,0 m · s–1.v=dΔt=2,80,40 = 7,0 m · s–1.

Dans le référentiel vélo : = 0 m · s–1.

La vitesse dépend du référentiel.