Relativité du mouvement - Exemples simples | Physique-Chimie Seconde - Description du mouvement et interactions
Introduction
Découvrez comment le mouvement est perçu différemment selon le point de vue de l'observateur
Définition de la relativité du mouvement
Qu'est-ce que la relativité du mouvement ?
La relativité du mouvement signifie que le mouvement d'un objet est perçu différemment selon le point de vue de l'observateur.
Le mouvement dépend du référentiel choisi par l'observateur.
- Un objet peut être en mouvement par rapport à un observateur et immobile par rapport à un autre
- La trajectoire d'un objet dépend du référentiel d'observation
- La vitesse d'un objet dépend du référentiel d'observation
Exemple simple 1 - Personne dans un train
Personne immobile dans un train en mouvement
Imaginons une personne immobile dans un train qui roule à vitesse constante :
- Dans le référentiel du train : la personne est immobile
- Dans le référentiel du sol : la personne est en mouvement
Le même objet (la personne) a un comportement différent selon le point de vue de l'observateur :
- Observateur dans le train : personne immobile
- Observateur sur le quai : personne en mouvement
Exemple simple 2 - Balle lancée dans un véhicule
Trajectoire d'une balle dans un véhicule en mouvement
Une personne dans une voiture en mouvement lance une balle verticalement :
- Dans le référentiel de la voiture : la balle monte et redescend verticalement
- Dans le référentiel du sol : la balle suit une trajectoire parabolique
La même balle a des trajectoires différentes selon l'observateur :
- Observateur dans la voiture : trajectoire rectiligne verticale
- Observateur sur le sol : trajectoire parabolique
Exemple simple 3 - Deux voitures
Deux voitures roulant à la même vitesse
Deux voitures roulent côte à côte à la même vitesse :
- Dans le référentiel de la route : les deux voitures sont en mouvement
- Dans le référentiel d'une voiture : l'autre voiture est immobile
Le mouvement relatif entre les deux voitures est nul :
- Observateur sur la route : les deux voitures avancent
- Observateur dans une voiture : l'autre voiture ne bouge pas
Exemple simple 4 - Marcheur dans un bus
Personne marchant dans un bus en mouvement
Une personne marche à 2 km/h dans un bus qui roule à 50 km/h :
- Dans le référentiel du bus : la personne marche à 2 km/h
- Dans le référentiel du sol : la personne se déplace à 52 km/h (si dans le même sens)
La vitesse résultante dépend du sens du déplacement :
- Dans le même sens que le bus : v = 50 + 2 = 52 km/h
- Dans le sens opposé au bus : v = 50 - 2 = 48 km/h
Exemple simple 5 - Avion et passager
Passager se déplaçant dans un avion
Un passager marche à 3 km/h dans un avion qui vole à 800 km/h :
- Dans le référentiel de l'avion : le passager marche à 3 km/h
- Dans le référentiel du sol : le passager se déplace à 803 km/h
Le passager ressent le même effort pour marcher dans l'avion qu'au sol :
- Il ne sent pas la vitesse de l'avion
- Le mouvement relatif est le même
Exemple simple 6 - Montgolfière
Objet lâché dans une montgolfière en mouvement
Une montgolfière se déplace horizontalement à vitesse constante :
- Un passager lâche un objet
- Dans le référentiel de la montgolfière : l'objet tombe verticalement
- Dans le référentiel du sol : l'objet suit une trajectoire parabolique
L'objet conserve la vitesse horizontale de la montgolfière :
- Il continue à avancer horizontalement
- Il tombe verticalement sous l'effet de la gravité
- Résultat : trajectoire parabolique
Exercice 1 : Train et voyageur
Application numérique
Un train roule à 120 km/h. Un voyageur marche dans le couloir à 4 km/h dans le même sens que le train.
1. Quelle est la vitesse du voyageur par rapport au train ?
2. Quelle est la vitesse du voyageur par rapport au sol ?
Solution exercice 1
Correction détaillée
Dans le référentiel du train, le voyageur marche à 4 km/h.
Le train est immobile par rapport à lui-même.
Le voyageur se déplace dans le même sens que le train, donc les vitesses s'ajoutent :
Le voyageur se déplace à 124 km/h par rapport au sol.
Exercice 2 : Bateau et courant
Application de la relativité du mouvement
Un bateau navigue à 10 km/h par rapport à l'eau. Le courant de la rivière a une vitesse de 3 km/h.
1. Quelle est la vitesse du bateau par rapport au sol s'il navigue dans le sens du courant ?
2. Quelle est la vitesse du bateau par rapport au sol s'il navigue contre le courant ?
Solution exercice 2
Correction détaillée
Le bateau et le courant vont dans le même sens, donc les vitesses s'ajoutent :
Le bateau se déplace à 13 km/h par rapport au sol.
Le bateau et le courant vont dans des sens opposés, donc les vitesses se soustraient :
Le bateau se déplace à 7 km/h par rapport au sol.
Résumé
Points clés
- Le mouvement est relatif au référentiel choisi
- Un objet peut être en mouvement ou immobile selon le point de vue
- La trajectoire d'un objet dépend du référentiel
- La vitesse d'un objet dépend du référentiel
- Si deux mouvements sont dans le même sens : addition des vitesses
- Si deux mouvements sont dans des sens opposés : soustraction des vitesses
Conclusion
Félicitations !
Continuez à observer les mouvements autour de vous en pensant au référentiel choisi