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Objectifs : répondre aux questions suivantes,
Dans tout cet exposé, vous
pouvez remplacer « skieur » par « parapentiste »
Alors, je reconnais que les physiciens ont parfois des idées saugrenues...comme
celle d’accrocher UN pendule au plafond d’un tram…
| Notation : V désigne le
vecteur vitesse (i.e. segment fléché, indiquant la direction et le sens du
mouvement ; dont la longueur nous permet de connaître la valeur de la
vitesse par ex une flèche de 3 cm avec une échelle de 1 cm pour 0.2m/s nous
permet de savoir que la vitesse vaut 3x0,2=0,6 m/s) |
I. Tout d'abord, quelques définitions de mécanique :
Pour décrire le mouvement de quelque chose, on doit utiliser un référentiel.
1) Référentiel : objet de référence,
indéformable auquel est associé un observateur fixe (par exemple la table
d’un laboratoire, un sapin sur la piste de ski (ouïie!), ou une falaise …
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L’observateur est fixe par rapport au sol(sapin), il
est pratique pour décrire le mouvement du manège d'utiliser des coordonnées
qui tournent (nommées cylindriques) |
L’observateur est fixe sur son manège et ne le "voit pas
tourner", il est pratique pour lui d'utiliser les coordonnées cartésiennes
(x, y, z) liées au manège. |
Il est pratique alors d'y joindre un repère de temps(t) et d'espace par exemple
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2)
Référentiel galiléen : ( Galilée, scientifique italien de génie du
XVIIè s)
Premier postulat : les forces sont
indépendantes du référentiel choisi. De même pour les lois de la physique.
Et en mécanique, on postule l'existence d'un référentiel où le
principe d'inertie s'applique et où l'on peut écrire : en posant m la masse du
skieur, l’écriture S
signifiant « la somme »,
Comment lire cette écriture barbare ? "d" signifie «
variation »
Il est apparu pratique aux scientifiques d'utiliser a,
l'accélération(en mètres par secondes au carré) ; et V
(en mètres par seconde) est la vitesse linéaire de l'objet étudié.
| Plus simplement, si l' on veut faire varier au cours du
temps la direction, le sens ou la valeur de la vitesse du skieur observé (ou
le parapentiste avec ses 360), il faut exercer sur eux une/plusieurs
force(s) extérieure(s). |
3) Seule l'expérience permet de trancher et
dire si nous sommes dans le cas d’un référentiel (sapin) galiléen ou non.
Tous les référentiels galiléens vont à vitesse constante, selon une droite les
uns par rapport aux autres. Ainsi si un objet de référence ( notre sapin) est
en rotation, ou s'il est accéléré ou freiné, ce ne peut donc être un référentiel
galiléen.
En réalité, un référentiel galiléen n'existe pas. C'est un modèle idéal
pratique. Ou bien peut-être l'Univers tout entier ?
Par exemple, dans le cas de notre sapin, lié à la Terre, ce n'est pas un
référentiel galiléen, car il y a le mouvement de rotation propre de la Terre et
aussi celui de la Terre tournant autour du Soleil.
Un référentiel lié au Soleil n'est pas non plus galiléen, car le Soleil est
accéléré et tourne aussi par rapport au centre de notre Galaxie.
Alors ?!
Est-ce la fin des haricots ? (Enfin, des équations du mouvement?)
… patience … la suite dans CdV 17 (Juin 2003) …
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