Le mouvement et le repos

I – Le mouvement et le repos

1) Notion de référentiel

Activité expérimentale : qui est en mouvement ? qui est au repos ? L’élève (A) est assis dans un bus qui roule, l’élève (B) marche dans l’allée vers l’arrière du bus, leur ami (C) est immobile sur le bord de la route. Compléter le tableau suivant avec : en mouvement ou au repos

Observation

• L’élève (A) est au repos (immobile) par rapport au bus et en mouvement (mobile) par rapport à la route.
• L’élève (C) est au repos par rapport à la route et en mouvement par rapport à l’élève (A).

Conclusion

• Pour décrire l’état de repos ou de mouvement d’un objet, il est nécessaire de choisir un solide de référence appelé référentiel. On dit que le mouvement et le repos sont relatifs.
• Un référentiel est un objet solide ou un lieu par rapport auquel on étudie le mouvement d’un objet.
• Un même objet peut être à la fois immobile par rapport à un référentiel et en mouvement par rapport à un autre.
• Un objet est dit en mouvement lorsque ses positions changent (varient) au cours du temps.

Application 1 Ali est accompagné par son père au collège sur sa voiture.

a. Propose un référentiel par rapport auquel Ali au repos : …………………………………………

b. Propose un référentiel par rapport auquel Ali en mouvement : …………………………………………

Le feu rouge s’allume, la voiture s’arrête, les piétons passent.

c. Ali est-il au repos ou en mouvement par rapport au référentiel lié à un piéton ? …………………………….

2) Trajectoire

• La trajectoire d’un point est l’ensemble des positions qu’il occupe au cours de son mouvement.
• On distingue trois types de trajectoires :
  – Si la trajectoire est une droite, le mouvement est rectiligne. (la fenêtre de la classe, l’ascenseur …).
  – Si la trajectoire est un cercle, le mouvement est circulaire. (la porte de la classe, la roue de voiture …).
  – Si la trajectoire est une courbe, le mouvement est curviligne. (ballon tiré, mouvement d’une abeille …).
• La trajectoire d’un point dépend du référentiel choisi.

Application 2

Soit un vélo qui roule en ligne droite à vitesse constante. Considérons deux points O et M appartenant à une roue du vélo. a – Déterminer la trajectoire du centre de la roue, le point O, par rapport au référentiel route. b – Déterminer la trajectoire de M, appartenant à la roue, par rapport au référentiel centre de la roue. c – Déterminer la trajectoire de M par rapport à un spectateur fixe au bord de la route.

II – Les deux types de mouvement

1) Mouvement de translation 5tracer des trajectoires puis identifier le type de mouvement)

Un solide est en mouvement de translation lorsque tout segment reliant deux points quelconques de ce solide conserve la même direction et le même sens (le segment reste parallèle à lui-même).

Exemple

Le segment [AB] conserve la même direction et le même sens lors du mouvement du triangle. Le triangle est donc en mouvement de translation.

Remarque

Selon la trajectoire, on distingue trois types de mouvement de translation :

• Translation rectiligne : la trajectoire de chaque point du mobile est une droite (ascenseur, fenêtre de la classe …).
• Translation circulaire : la trajectoire d’un point du solide est un cercle (nacelle de grande roue …).
• Translation curviligne : la trajectoire de chaque point est une courbe (téléphonique …).

2) Mouvement de rotation

Un solide est en mouvement de rotation autour d’un axe fixe si chaque point du solide décrit un cercle centré sur l’axe de rotation (les points appartenant à l’axe sont immobiles).

Exemple : la roue, la porte de la classe …

La trajectoire des points A et B est circulaire centrée sur l’axe de rotation.