ENSEIGNER
mercredi 22 novembre 2017
icar Vesion anglaise

THEME: L’Univers en mouvement et le temps
  -  Seconde (Seconde (prog. 2010) )  -  Physique

Activité 6: Différents points de vue sur le mouvement d'un même objet

 

Dire qu’un point est en mouvement n’a de sens que si on précise par rapport à quel objet de référence on considère ce mouvement. Par exemple, un automobiliste est immobile par rapport à sa voiture mais est en mouvement par rapport à la route. Il faut donc toujours indiquer quel objet on prend comme référence lorsqu’on décrit un mouvement.
............................Coller dans le cahier le dernier paragraphe du modèle du mouvement(Référentiel).

Exercices
1. Un tapis roulant avance tout droit à vitesse constante par rapport au couloir où il est installé. Caractériser le mouvement d’une valise sur ce tapis :
- le référentiel étant le tapis roulant ;
- le référentiel étant le couloir où est installé le tapis roulant.
Utiliser le modèle du mouvement pour justifier votre réponse.

2. Un vélo roule tout droit à la vitesse constante de 20 km/h par rapport au chemin sur lequel il se déplace.
a) Caractériser le mouvement du point situé au milieu du guidon :
- le référentiel étant le vélo ;
- le référentiel étant le chemin.
Utiliser le modèle du mouvement pour justifier vos réponses.
b) On étudie le mouvement de la valve d’une roue du vélo.
- Citer un référentiel par rapport auquel ce mouvement est circulaire. Utiliser le modèle du mouvement pour justifier votre réponse.
- Proposer une représentation de la trajectoire de la valve, le référentiel étant le chemin.

3. Un cycliste se déplace en ligne droite à vitesse constante par rapport au chemin sur lequel il se déplace. Il laisse tomber à ses côtés, sans le lancer, un petit objet. Proposer une représentation de la trajectoire de cet objet :
- le référentiel étant le vélo ;
- le référentiel étant le chemin.

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Vidéo1
Vidéo2
Vidéo3


But: Différents points de vue sur le mouvement d'un même objet

Le pourquoi de cette activité est donné à l'élève, “ dire qu'un point est en mouvement n'a de sens que si on précise par rapport à quel objet de référence on considère ce mouvement ”. Dans le texte du modèle et dans les énoncés des exercices, nous avons cependant évité de faire allusion à un observateur afin que la description du mouvement ne dépende pas de la position occupée par cet observateur. Nous sommes en accord avec les définitions généralement données par les différents auteurs (voir commentaires sur le savoir à enseigner).

Exercice 1 : Pour aider les élèves, le professeur peut leur suggérer de faire comme s’ils étaient eux-mêmes sur le tapis ou dans le couloir. Dans le texte du modèle et dans les énoncés des exercices, nous avons cependant évité de faire allusion à un observateur afin que la description du mouvement ne dépende pas de la position occupée par cet observateur. Nous sommes en accord avec les définitions généralement données par les différents auteurs. Exercice 2 : nous avons volontairement demandé aux élèves de caractériser le mouvement du point car il leur est possible de le faire avec la signification que cette opération a dans le modèle du mouvement. Exercices 2 et 3 : le but est simplement de faire comprendre aux élèves que le mouvement n’est pas le même selon le référentiel choisi. Le modèle du mouvement ne leur suffit pas pour représenter correctement les différentes trajectoires. L’exercice 3 peut donner lieu à une expérience dans un couloir avec des rollers. On peut aussi utiliser le tabouret tournant proposé par les fabricants pour l’étude du moment d’inertie. L’élève qui tourne sur le tabouret et qui laisse tomber un objet ne décrit pas le mouvement de l’objet de la même façon que les autres élèves.

Corrigé: Différents points de vue sur le mouvement d'un même objet

1) Par rapport au train, la mouche est immobile. Par rapport aux rails, la mouche est en mouvement rectiligne uniforme.

2) Par rapport au train, sa vitesse est de 10 km.h–1. Par rapport aux rails, sa vitesse est de : – 310 km.h–1 si elle se déplace dans le même sens que le train ; – 290 km.h–1 si elle se déplace en sens inverse de celui du train

Préparation: Différents points de vue sur le mouvement d'un même objet

Déroulement de l'enseignement Les élèves doivent justifier de manière théorique grâce au modèle qu'on leur a donné et non pas en utilisant leur point de vue personnel

Savoir: Différents points de vue sur le mouvement d'un même objet

Selon Valentin (page 26 de l’Univers mécanique, Hermann), “ Par référentiel, on entend généralement des corps solides, supposés idéalement indéformables, par rapport auxquels tout point matériel est repéré par trois coordonnées, x, y, z, mesurées sur des axes fixes qui sont les arêtes d’un trièdre d’ordinaire choisi trirectangle. Par exemple, les murs d’une pièce peuvent servir de référentiel même si cette pièce est la cabine d’un bateau sur une mer agitée, ou tout autre habitacle effectuant un mouvement quelconque ”. Choisir un référentiel n’a donc pas pour but de décrire le mouvement que verrait une personne au repos par rapport à ce référentiel bien qu’il y ait un lien étroit entre les deux. Pour un même référentiel (par exemple celui du laboratoire), il peut y avoir plusieurs observateurs qui, bien que ne voyant pas la même chose selon la place qu’ils occupent, se sont mis d’accord pour choisir le même système de coordonnées afin de décrire le mouvement de la même façon. En seconde, on ne parle pas de système de coordonnées, mais on aide les élèves en leur disant que, pour étudier le mouvement d’un point, il peut être commode de servir de l’objet pris comme référentiel comme d’un poste d’observation

Comportement des élèves: Différents points de vue sur le mouvement d'un même objet

En construction