Cours de tleS sur le référentiel d’espace et de temps – Terminale
Le mouvement d’un point matériel dépend de sa trajectoire et de sa vitesse. Le principe d’inertie relie les caractéristiques du mouvement du système aux forces extérieures exercées sur lui.
Système et référentiel
- Centre de masse G d’un système : point remarquable auquel on attribue toute la masse du système pour une étude simplifiée.
- Pour les objets de densité uniforme, G est le centre géométrique.
- Référentiel : observateur par rapport auquel on étudie le mouvement d’un système.
- Les référentiels d’étude sont généralement un observateur immobile par rapport au sol, soit le référentiel terrestre. Pour des mouvements très localisés, on utilise le référentiel du laboratoire.
- On attache généralement un repère d’espace et une horloge au référentiel.
Référentiel d’espace
- Un référentiel d’espace est un solide.
- L’enceinte d’une automobile, celle d’un wagon de train, la Terre, le soleil forment des référentiels.
Repérage d’un point dans un référentiel
- La discipline appelée mécanique a pour objet l’étude des mouvements d’objets de toute nature et de certains points particuliers de ces objets. Le mouvement est toujours relatif à un référentiel, comme on peut le concevoir dès qu’on se déplace dans un train, lui-même en mouvement par rapport au sol
- La notion mathématique de repère permet d’écrire que pour tout point M de l’espace, le vecteur reliant l’origine A du repère et M se décompose en fonction des trois vecteurs du repère.
- Une catégorie très importante de repères est celle des repères orthonormaux. Dans ce cas les trois vecteurs du repère sont notés , ou , ou et ou . Ils sont orthogonaux deux à deux, et de même norme égale à une référence de longueur qu’on appelle le mètre. Dans le référentiel orthonormal ( ), les trois nombres sont appelés les coordonnées du point M :
x est l’abscisse, y est l’ordonnée et z est la cote de M
Référentiel temporel
- On définit un événement de référence qu’on nomme instant 0.
- La date t d’un événement est la durée qui sépare l’instant 0 de l’événement considéré.
- Par exemple, dire qu’il est 1 h de l’après-midi signifie que la durée qui s’est écoulé entre l’instant de référence qui est le passage du Soleil au zénith (midi) et l’instant où l’on regarde l’horloge est de 3 600 s.
