Physique seconde mecanique

Relativité du mouvement et référentiel


 

Relativité du mouvement et Référentiel

But de la manipulation

Montrer, par l'exemple, que la trajectoire d'un mobile dépend du référentiel par rapport auquel on étudie son mouvement,

Fonctionnalités :

Repérer les positions successives d'un mobile
Utiliser les propriétés géométriques relatives à la translation et/ou à la   rotation qui s'imposent pour passer d'un référentiel à l'autre.
Tracer les vecteurs vitesse

Choix du document

C'est une chronophotographie qui montre les positions successives de deux mobiles.
Sur ce document on voit, dans le référentiel terrestre,   les positions successives prises par par l'extrémité du club et par le centre de la balle.


Document M. Hans /Vandystadt

Logiciel utilisé :

Le logiciel «Atelier de géométrie» qui dispense des constructions fastidieuses et permet, par la répétivité des actions de "construction", de bien comprendre le passage d'un référentiel à un autre.

  Choix et définitions des référentiels

A partir de ce document on peut imaginer deux référentiels dans lesquels seront repérées les positions prises par le centre de la balle :

Le référentiel A lié à l'extrémité du club.
Ses directions sont fixes
1

 

Le référentiel B lié à l'extrémité du club.
L'une de ses directions reste parallèle à l'axe du club

Le problème qui se pose
Quelle est la trajectoire de la balle de golf par rapport référentiel A puis par rapport au référentiel B ?

Référentiel A
L'extrémité du club est immobile, les directions du référentiel sont fixes.
On passe du référentiel terrestre au référentiel A par une translation.

On  positionne le mobile dans le nouveau référentiel A en effectuant la translation.

Référentiel B
L'extrémité du club est immobile,  l'une de ses directions reste parallèle à l'axe du club .
On passe du référentiel terrestre au référentiel B

1°) par une rotation (l'axe du club est ramené à sa position verticale)
2°)  par une translation l'extrémité du club est translaté en un point fixe).
On positionne le centre de la balle dans le nouveau référentiel B en effectuant la ratation suivie de la translation.

Voir le passage du référentiel terrestre au référentiel B

On a donc les trois situations suivantes :

Référentiel TERRESTRE

Le référentiel est lié à la Terre considérée  immobile.

Un observateur lié à la Terre voit l'ensemble des positions prises par l'extrémité du club d'une part et le centre de la balle de golf d'autre part comme le montre la figure ci-contre :

 

Référentiel A

Le référentiel est lié à l'extrémité du club considédéré immobile. Les directions sont fixes.

Il faut imaginer qu'un observateur lié à l'extrémité du club dont le corps resterait vertical verrait  l'ensemble des positions prises par le  centre de la balle comme le montre la figure ci-contre :

Référentiel B

Le référentiel est lié à l'extrémité du club considédéré immobile. L'une des directions reste parallèle à l'axe du club.

lI faut imaginer qu'un observateur lié à l'extrémité du club dont le corps resterait parallèle à l'axe du club verrait  l'ensemble des positions prises par le  centre de la balle comme le montre la figure ci-contre :

Une remarque interessante :

Dans le référentiel terrestre, La balle subit une action extérieure entre ses positions B11 et B12.
Dans les référentiels A et B on peut observer qu'entre les points B11/C et B12/C , il y a un point "anguleux".
Cela montre bien que la balle B a subi une action de la part de C : c'est l'impact du club sur la balle.


Last modified: Wednesday, 27 July 2016, 10:18 AM
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