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Les mouvements

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Introduction :

La mécanique est une science qui s’intéresse aux mouvements des corps au niveau atomique, à l’échelle humaine mais aussi céleste. L’étude des mouvements des corps est l’objet de ce cours.
Dans un premier temps nous caractériserons le mouvement puis nous nous intéresserons aux différents référentiels.

Caractériser un mouvement

Le principal critère qui définit un mouvement est sa trajectoire.

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Définition

Trajectoire :

La trajectoire d’un point est l’ensemble des positions occupées par celui-ci au cours du temps.

Une trajectoire peut être :

  • rectiligne si l’objet se déplace en ligne droite ;
  • curviligne si l’objet décrit une courbe ;
  • circulaire si l’objet tourne en rond.

Pour définir la trajectoire d’un objet il est nécessaire de tenir compte de la relativité du mouvement.

La relativité du mouvement

Les habitants d’une île voient passer un bateau au large. Pour eux, le marin qui est à la barre est en mouvement. En revanche, si on se place sur le bateau, on voit le marin immobile devant la barre.

  • C’est ce qu’on appelle la relativité du mouvement.
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Définition

Relativité du mouvement :

Le mouvement d’un corps diffère selon le point de vue de l’observateur. On parle de relativité du mouvement.

Il faut donc choisir un point de vue pour décrire un mouvement, c’est ce qu’on appelle le référentiel.

Référentiel

Pour décrire le mouvement d’un objet il est nécessaire de préciser le référentiel d’étude.

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Définition

Référentiel :

Le référentiel est le point de référence (souvent un solide) de l’étude du mouvement d’un objet.

Prenons l’exemple d’une personne assise dans un train qui se déplace. Elle pose une bouteille d’eau sur sa table.

  • Si on prend la personne comme référentiel, la bouteille est immobile.
  • Par contre si on prend en référentiel une personne sur le quai, la bouteille se déplace.

Il existe de nombreux référentiels, nous allons voir les plus courants.

Les référentiels usuels

Pour communiquer entre eux, les scientifiques ont défini des référentiels à l’échelle du Système solaire qui sont à connaître.

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Définition

Référentiel terrestre :

Si le référentiel est le sol de la Terre, on parle alors de référentiel terrestre.

Un arbre en un point de la Terre est immobile dans le référentiel terrestre.

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Définition

Référentiel géocentrique :

Si le référentiel est le centre de gravité de la Terre, on parle de référentiel géocentrique.

Dans le référentiel géocentrique, un arbre décrit un mouvement circulaire.

La trajectoire d’un arbre dans le référentiel géocentrique

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Définition

Référentiel héliocentrique :

Si le référentiel est le centre du Soleil, on parle alors de référentiel héliocentrique (ou référentiel de Kepler).

Dans le référentiel héliocentrique, la trajectoire de l’arbre sur Terre est plus compliquée à décrire, puisqu’elle combine le mouvement de rotation de la Terre sur elle-même et le mouvement de rotation de la Terre autour du Soleil.

La trajectoire d’un arbre dans le référentiel héliocentrique

bannière à retenir

À retenir

Le référentiel héliocentrique est souvent utilisé pour décrire le mouvement des planètes du Système solaire.

Le choix du référentiel est important car il peut influencer la perception du parcours d’un objet en mouvement.

Conclusion :

On ne peut déterminer la trajectoire d’un point qu’en tenant compte de la relativité du mouvement. En effet, tout mouvement est relatif, c’est pourquoi il se définit toujours selon un référentiel. Les référentiels terrestre, géocentrique et héliocentrique sont les référentiels utilisés couramment pour décrire des mouvements dans l’espace.