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Phys. N° 01 Mouvements de Solides. Cours. |
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2)- Système indéformable et déformable.
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- 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 ?
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- 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.
- Si l’expérience est suffisamment courte, on peut considérer que ce référentiel est Galiléen avec une bonne approximation (précision de l’ordre de 10–2 à 10–3).
- 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.
- on peut considérer que ce référentiel est Galiléen avec une bonne approximation (précision de l’ordre de 10–3 à 10–4).
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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.
- on peut considérer que ce référentiel est Galiléen avec une très bonne approximation (précision de l’ordre de 10–10).
- Il permet de repérer la position d'un objet.
- Un point mobile M est repéré grâce à la donnée des coordonnées : M (x, y, z)
- On associe au point M le vecteur position :
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.
- On peut distinguer deux aspects du temps :
- L'instant où se produit l'évènement
- La durée du phénomène qui mesure l'intervalle de temps entre le début et la fin du phénomène.
- Un repère de temps est l'association :
- D'un instant origine ou origine des temps que l'on choisit arbitrairement.
- D'une unité de temps associée à un compteur de temps : le chronomètre ou l'horloge.
- Chaque instant est caractérisé par un nombre algébrique t appelé date.
- Deux évènements ayant lieu à des dates t1 et t2 sont séparés par une durée ou intervalle de temps que l'on note :
- Δt = t2 – t1
- Pour les courtes durées, on utilise la lettre grecque τ.
- Dans le S.I : l'unité de durée est la seconde symbole s.
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1 μs = 10–6 s |
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1 ms = 10–3 s |
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1 min = 60 s |
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1 h = 3600 s |
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1 j = 86400 s |
IV- Trajectoire d'un point mobile.
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- Pourquoi faut-il préciser le référentiel d'étude ?
- Exemple : considérons le mouvement d'une roue de bicyclette qui roule sans glisser sur une surface plane et horizontale.
- Quelle est la trajectoire décrite par la valve par rapport à l'axe de la roue ? La valve décrit un cercle.
- Quelle est la trajectoire décrite par la valve par rapport à la route ? La valve décrit une cycloïde.
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V- Mouvements de systèmes matériels.
1)- Mouvements de translations d'un solide.
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si le vecteur défini par deux points quelconques A et B du solide garde la même direction, le même sens et la même valeur au cours du mouvement. |
2)- Les différents types de translation.
- La translation peut être :
- Rectiligne : chaque point du solide décrit une droite
- Curviligne : chaque point du solide décrit une courbe (cabine de téléphérique)
- Circulaire : chaque point du solide décrit un cercle (grande roue).
VI- Mouvement de rotation d'un solide autour d'un axe fixe.
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si tout point du solide reste dans un plan perpendiculaire à cet axe de rotation et à une distance constante de l'axe. |
2)- Propriétés caractéristiques.
- Les points du solide situés sur l'axe de rotation sont immobiles.
- Les autres points décrivent des arcs de cercle ou des cercles centrés sur l'axe de rotation.
- Pendant la durée Δt, tous les points du solide tourne du même angle α.
1)- Exercice : connaissances essentielles
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