Pour aller plus loin : 

I- Mouvements et référentiels.

1)- Nécessité d'un référentiel.

a)- Exemple :

- Considérons un train de voyageur en mouvement.

-  Dans un wagon, deux voyageurs V₁ et V₂ sont assis. 

- Sur le quai de la gare deux observateurs O₁ et O₂ immobiles observent le train partir.

-  Questions :

- Quel est le mouvement de V₁ par rapport à O₁ ?

-  Quel est le mouvement de O₂ par rapport à V₂ ?

- Quel est le mouvement de V₁ par rapport à V₂ ?

b)- Définitions.

2)- Les référentiels.

a)- Le référentiel terrestre ou référentiel du laboratoire.

- On utilise, le plus souvent, comme repère lié au référentiel terrestre, deux axes horizontaux et un axe vertical. 

- Ce référentiel est bien commode pour l’étude du mouvement des objets dans une salle de classe, pour tous les mouvements qui s’effectuent au voisinage de la terre.

b)- Le référentiel géocentrique.

- L’origine du repère lié au référentiel Géocentrique est située au centre de la Terre. 

- L’axe z’Oz  est orienté vers une étoile lointaine : on peut choisir l’étoile polaire. 

- Les axes x’Ox et y’Oy sont situés dans le plan équatorial et ils sont orientés vers des étoiles lointaines supposées fixes.

- Ce référentiel est commode pour l’étude des satellites de la Terre. 

- Ce référentiel n’est pas entraîné dans le mouvement de rotation de la Terre. 

- Dans ce référentiel, la Terre est animée d’un mouvement de rotation uniforme de l’ouest vers l’est, autour de l’axe des pôles.  

- En vert, le référentiel Terrestre et en bleu, le référentiel Géocentrique.

c)- Le référentiel héliocentrique ou de Copernic.

- L’origine du repère lié au référentiel Héliocentrique est située au centre du Soleil. 

-  Les axes z’Oz, x’Ox et y’Oy sont orthogonaux et ils sont orientés vers des étoiles lointaines supposées fixes.

- Ce référentiel est commode pour l’étude des satellites du Soleil. 

- Dans ce référentiel, la Terre décrit une orbite elliptique autour du Soleil en une année.  

- En bleu, le référentiel Géocentrique et en rouge, le référentiel Héliocentrique .

3)- Trajectoire d’un corps en mouvement.

a)- Définition.

b)- Exemple 1 : chute libre d’une balle. 

Étude de vidéos : CHGOLF et BILLE avec avimeca ou MarqCD puis mouvement dans un train : 

site (2danimations : la chute libre 1)

- Chronophotographie du mouvement de la balle pour deux observateurs.

- Le mouvement de la balle n’est pas le même pour les deux observateurs.

c)- Exemple 2 : trajectoire de la valve d’une roue de vélo.

d)- Remarques.

- La trajectoire d’un point mobile dépend du référentiel d’étude.

- Si la trajectoire est une droite, le mouvement est rectiligne.

- Si la trajectoire est un cercle, le mouvement est circulaire.

II- La vitesse d’un mobile.

1)- Caractéristiques de la vitesse.

a)- Valeur de la vitesse.

- Vitesse moyenne : dans le référentiel d’étude, on appelle vitesse moyenne, le rapport :  

	d : représente la distance parcourue en mètres (m)
	Δt : représente la durée du parcours en secondes (s)
	vm : représente la vitesse moyenne exprimée en m / s ou m.s-1

- Cas d’un mouvement rectiligne :

- Cas d’un mouvement curviligne :

- Vitesse instantanée :  

- La vitesse instantanée, d’un corps en mouvement, est la vitesse à un instant donné, 

- C’est la vitesse donnée par le tachymètre de la voiture à l'instant où on le regarde.

b)- Valeur de la vitesse et mouvement uniforme.

- On appelle mouvement uniforme, le mouvement d’un corps dont la valeur de la vitesse reste constante.

- Conséquences : (vidéo : TOURDI  ou tourdi01 et TRIATH ou triath01)

- Le corps parcourt des distances égales pendant des durées successives égales.

- Les valeurs de la vitesse moyenne entre deux positions et de la vitesse instantanée de ce corps, à un instant quelconque sont égales.

c)- Direction et sens de la vitesse.

- La vitesse d’un mobile est aussi caractérisée par sa direction et son sens.

-  La direction de la vitesse coïncide avec celle du mouvement et le sens avec celui du déplacement de l’objet.

2)- Approche expérimentale de la vitesse instantanée.

- On va considérer que pendant un intervalle de temps très court, la vitesse ne varie pratiquement pas, qu'elle reste pratiquement constante.

-  On peut en conséquence utiliser la relation précédente.

-  Méthode :

-  Remarque 1 :

-  La valeur donnée par cette relation est d'autant plus proche de la vraie valeur que la durée Δt = t" – t' est petite.

- Écriture simplifiée : vitesse du point mobile à l’instant t₃ :

- 

- Remarque 2 :

-  Il faut toujours préciser le référentiel étude pour déterminer la valeur de la vitesse.

-  La vitesse est relative au référentiel d'étude.

III- Mouvements et forces.

1)- Notions de force.

- Une action mécanique localisée exercée par un objet A sur un autre objet B peut être modélisée par une force.

- Cette force est représentée par un segment fléché, appelé vecteur force noté :

- Caractéristiques :

- L’origine : point d’application de la force,

- La direction et le sens sont ceux de la force.

- La longueur du représentant est proportionnelle à la valeur de la force.

- L’unité de force est le Newton (N).

- La valeur d’une force se mesure à l’aide d’un dynamomètre.

2)- Effet d’une force sur le mouvement.

- Exemple 1: effet du poids sur une balle qu’on lance.

- Exemple 2 : phénomène d’électrisation effet d’une force électrostatique sur des petits morceaux de papiers.

IV- Le principe de l‘Inertie.

1)- Peut-il y avoir mouvement sans force ?

- C’est au XVII^e siècle que Newton donne une réponse à cette question. (1642 – 1727)

- Expérience : on pose une pierre de curling sur la patinoire horizontale.

- Quelles sont les actions mécaniques qu’elle subit ?

- On lance cette même pierre sur la patinoire.

- Quelles sont les actions mécaniques qu’elle subit ?

2)- Le principe de l’Inertie.

- Remarques :

- Le principe de l’inertie n’est valable que dans certains référentiels.

- On l’applique cette année dans le référentiel terrestre et dans le référentiel géocentrique.

- Lorsque la trajectoire d’un objet n’est pas une droite ou lorsque la vitesse d’un corps varie,

-  on peut affirmer d’après le principe de l’inertie que les forces exercées sur cet objet ne se compensent pas.

V- Applications.

1)- QCM :

2)- Exercices :