L objectif est d analyser des mouvements et comprendre comment on peut les décrire.

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1 Activité Expérimentale 10 La relativité du mouvement L objectif est d analyser des mouvements et comprendre comment on peut les décrire. 1. Visualisation de séquences vidéo 1.1 Scène du film «Top secret» Du point de vue du spectateur du film Comment est le passager (mobile ou immobile) par rapport au train? Comment est le train par rapport au quai?... Comment est le personnage qui court par rapport au train?... Comment est le personnage qui court par rapport au quai?... Dans la réalité du tournage Comment est le passager par rapport au train?... Comment est le passager par rapport au quai?... Qui bouge?. Conclusion : De quoi dépend le mouvement? 1.2 Trajectoire de la balle dans un train Comment est le passager (mobile ou immobile) par rapport au train? Comment est la balle par rapport au train? Quel type de mouvement fait la balle par rapport au train (Vertical, horizontal, diagonale, ponts )?... Dessiner la trajectoire Comment est le passager (mobile ou immobile) par rapport à la terre? Comment est la balle par rapport à la terre? Quel type de mouvement fait la balle par rapport à la terre (Vertical, horizontal, diagonale, ponts )?... Dessiner la trajectoire 1

2 2. Description d un mouvement Le corps ou point dont on étudie le mouvement est appelé : le système. 2.1 Référentiel L objet de référence par rapport auquel on étudie le mouvement est appelé : le référentiel. Référentiel Représentation Exemple d utilisation Un référentiel lié à un point de la surface de la Terre est dit terrestre Le référentiel lié au centre de la Terre est dit géocentrique. Origine O, placée au centre le la Terre Axes vers 3 étoiles lointaines considérées fixes, un des axes est l axe polaire. Le référentiel lié au Soleil est dit héliocentrique Origine O, placée au centre du Soleil Axes vers 3 étoiles lointaines considérées fixes mouvements sur Terre mouvements des satellites terrestres mouvements des planètes 2.2 Trajectoires La trajectoire d un objet dépend du référentiel Dans un référentiel donné, l ensemble des positions successives occupées par ce point au cours de son mouvement est appelé trajectoire Dans un référentiel donné, si la trajectoire d un point est une portion de droite alors le mouvement est. Dans un référentiel donné, si la trajectoire d un point est un cercle alors le mouvement est. Dans un référentiel donné, si la trajectoire d un point est une portion de courbe alors le mouvement est Vitesse Dans un référentiel donné vitesse en mètre par seconde (m/s) distance en mètre (m) durée du parcours en seconde (s) 2

3 3. Comprendre le phénomène de RÉTROGRADATION de MARS. Le document représente des positions simultanées de la Terre [T 1, T 2, ] et de Mars [M 1, M 2, ] autour du Soleil. Toutes les planètes du système solaire, entre autres la planète Mars tournent autour du centre du Soleil. Dans le référentiel héliocentrique, elles possèdent une trajectoire circulaire. Depuis la surface de la Terre, un observateur constate cependant que le centre de la planète Mars possède une trajectoire complexe. Nous allons voir que ces deux observations ne sont pas contradictoires Positions simultanées de la Terre (T) et de Mars (M) autour du Soleil. Sur ce schéma, le Soleil est considéré fixe 3

4 Manipulation : Matériel : Une feuille blanche, une règle, un crayon bien taillé et une équerre. Consigne : Vous allez construire la trajectoire du point M (Mars) par rapport à la Terre. Le point T (Terre) est fixe par rapport à cette feuille, dont les bords doivent rester parallèles à ceux du cadre du document. Protocole : Tracer sur une feuille blanche deux droites perpendiculaires passant pas le centre de la feuille. Noter T l intersection de ces deux droites. Superposer la feuille blanche au document en plaçant le point T sur la position T1 de la Terre et en disposant les droites dessinées parallèlement aux bords du cadre du document ou aux axes du repère lié au Soleil. Quand le centre de la Terre est en T1, le centre de Mars est en M1. Marquer la position M1 de Mars sur la feuille blanche. Déplacer la feuille en maintenant les deux droites parallèlement aux axes du repère lié au Soleil pour faire coïncider le point T avec la position de T2 du centre de la Terre. Marquer la position M2 de Mars sur la feuille blanche. Recommencer la même manipulation pour toutes les autres positions des centres de la Terre et de Mars. Exploitation : a- Relier les points Mi (avec i = 1,2 20) sur le document. Que représente cette courbe?. Quel est référentiel?... b- Relier les points Mi (avec i = 1,2 20) sur la feuille blanche. Que représente cette courbe?. Quel est référentiel?... c- Pourquoi dit-on qu il y a rétrogradation de Mars?.. Trajectoire du centre de Mars vue par un observateur sur Terre Page 4 sur 5

5 4. Mouvement de Mars avec le logiciel stellarium Ouvrez Stellarium dans le fichier logiciel de physique Fichier téléchargeable sur L étymologie du mot «planète» signifie «astre errant». Les planètes ont été désignées ainsi, car, en observant le ciel chaque jour à la même heure, elles semblent se déplacer par rapport aux étoiles. Manipulation : Le logiciel de simulation astronomique Stellarium permet d observer la position de la planète Mars (système) depuis la Terre (référentiel). Lancer le logiciel et le paramétrer afin qu il indique les lignes et les noms des constellations. Observer le ciel de Paris en direction de l est de 1 er novembre 2009 à 2 h 00 en arrêtant l écoulement du temps. Rechercher la planète Mars, puis centrer l observation sur l une des étoiles de la constellation du Cancer. Repérer la position de Mars par rapport à cette constellation. Observer, jour après jour, toujours à la même heure, le déplacement de Mars par rapport à la constellation du Cancer. Poursuivre l observation jusqu en avril Exploitation : 1-Que se passe-t-il aux alentours du 20 décembre 2009, puis du10 mars 2010? Pourquoi parle-t-on de mouvement de rétrogradation? 3- Faire un dessin approximatif de la trajectoire de Mars par rapport à la constellation du Cancer en appliquant le protocole vu précédemment Page 5 sur 5