TP physique n° 10 : LA RELATIVITE DU MOUVEMENT

TP physique n° 10 :
LA RELATIVITE DU MOUVEMENT
Activité 1 :
Les cinq photos ci - contre montrent un cycliste
en mouvement, lâchant une balle.
Objectif : On souhaite construire la trajectoire de la
balle en changeant de lieu d’observation.
1ère trajectoire de la balle : Le lieu d’observation est
le sol , on y fixe un repère (O , x , y ) .
Utiliser un papier calque avec le repère (O , x , y ) et y
représenter les positions successives de la balle .
2ième trajectoire de la balle : Le lieu d’observation
est le cadre du vélo , (l’observateur est alors le
cycliste ). On fixe un repère(O’ , x’ , y’) sur le cadre
du vélo .
Utilisez le papier calque avec le repère (O’ , x’ , y’ ) et
y dessiner les positions successives de la balle
Conclusion : Décrire les deux trajectoires obtenues
Pourquoi les 2 trajectoires sont – elles différentes ?
Activité 2 :
1) Tracé de la trajectoire de la planète Mars quand elle est observée depuis la surface de la Terre :
Entre décembre 1998 et septembre 1999, Mars s’est déplacée à travers les constellations du Serpent, de
la Balance et de la Vierge.
On dispose de 6 « photos » sur lesquelles Mars a une certaine position (dos de la page suivante).
a) Décalquez la photo 7 (en bas) et y représenter les différentes positions de Mars en décalquant les
différentes positions de Mars sur les autres photos. Notez chacune de ces positions.
b) Quand Mars possède une telle trajectoire, on dit qu’elle effectue une rétrogradation, que signifie ce
terme ?
2) L’objectif est de comprendre pourquoi on obtient une telle trajectoire. Ceci a été un véritable « cassetête » pour les scientifiques du Moyen-Age qui n’arrivaient pas à expliquer ce mouvement particulier de
Mars, c’est un moine polonais Copernic qui trouva le solution en 1515.
Voici son raisonnement :
Il fit l’hypothèse que les planètes tournaient autour du Soleil. A cette époque, on pensait que la Terre
était immobile et que les planètes et le Soleil tournaient autour d’elle.
On peut donc schématiser cette
situation ainsi :
La figure ci-contre représente le
Soleil S et certaines positions de la
Terre et de Mars :
-
quand la Terre est à la position
T0, Mars est à la position M0
quand la Terre est à la position
T1, Mars est à la position M1
etc ….
On souhaite tracer la trajectoire de
Mars par rapport à la Terre, pour
cela utiliser le 3ème papier calque
(bureau) .
Placer l’origine T du repère (la
Terre) à la position T0 (les 2 axes
devront toujours garder les mêmes
directions) , puis repérer la position 0 de Mars par rapport à la Terre.
Placer le point T à la position T1 puis repérer la position 1 de Mars par rapport à la Terre.
Continuer ainsi jusqu’à la position 15.
Montrer que ce tracé permet d’expliquer la rétrogradation de Mars
3) Quelle est la trajectoire de la planète Mars par rapport au Soleil ?
4) Conclusion de l’activité : De quoi dépend la trajectoire de la planète Mars ?
Correction du TP n°10
Activité 1 :
Dans un référentiel terrestre , la trajectoire de la balle est curviligne . Dans un référentiel lié
au cadre du vélo , la trajectoire de la balle est rectiligne . Donc , la trajectoire dépend du
référentiel dans lequel on étudie le mouvement .
Activité 2 .
1. b. Quand on observe Mars depuis la Terre , on voit que la planète devient rétrograde
entre les positions 3 et 4. Quand une planète devient rétrograde son déplacement
change de sens par rapport aux constellations présentes sur l’écliptique . Elle semble
revenir en arrière .
Trajectoire de Mars dans un référentiel terrestre
2.
Dans un référentiel géocentrique , quand on observe Mars depuis le centre de la Terre , la
planète revient en arrière à partir de la position M7 , jusqu’à la position M11 .
La rétrogradation de Mars s’explique donc la rotation et la position de Mars et de la Terre
autour du Soleil .
3. Dans un référentiel héliocentrique , la trajectoire de Mars est circulaire .
4. Conclusion de l’activité : La trajectoire d’un objet dépend du référentiel choisi .