3 Référentiels à Connaitre - Relativité du Mouvement - Mathrix

Salut et bienvenue dans cette vidéo, on va traiter la notion des référentiels et on va en particulier voir les trois référentiels les plus importants, à savoir le référentiel terrestre, géocentrique et héliocentrique. Allez, on est parti ! Les référentiels, alors c'est quoi un référentiel ? Comme son nom l'indique, un référentiel c'est juste quelque chose auquel on va s'accrocher, ça sera quelque chose qu'on va utiliser comme base. Alors pourquoi ? Parce qu'en physique, on aime bien analyser le mouvement d'objets ou de mobiles. Et en gros, ce qu'on va faire quand on fait ces analyses, c'est qu'on va se poser au calme et juste regarder autour de soi. Nous, maintenant, quand on le fait, tes parents vont te dire que tu es en train de glander. Alors que les physiciens, quand eux ils le font, c'est de l'analyse. Et c'est pour ça que je dis qu'on a tous, d'une certaine manière, un physicien en nous. Donc la question qu'on se pose, c'est où est-ce qu'on se pose pour analyser le mouvement d'un objet ? Par exemple, si maintenant, je suis à l'arrêt de bus. Et je vois un cycliste passer. Si je devais décrire, ce serait quoi son mouvement ? Supposons que le cycliste, moi, je le vois comme ça. Donc je vois un cycliste qui passe. Il est là, il passe, il passe, il passe, il passe. Et après, il prend le virage, comme ça. Voilà. Donc ça, c'est mon mouvement. Je vois que c'est droit. Après, ça tourne un peu. Donc ça, c'est si je suis maintenant un passant à l'arrêt de bus. Très bien. Par contre, si je suis dans le bus. Alors, imagine-toi, là, il y a le cycliste. Et il y a un petit bus à côté. Et moi, donc ce bus aussi, il avance. Ça, c'est la trajectoire du bus, disons. Ça, c'est mon bus. Et maintenant, je ne suis pas le gars à l'arrêt, ici, qui voit ça. Non, je suis dans le bus. Qu'est-ce qu'il se passe ? Déjà, si on avance à la même vitesse, ça serait assez marrant parce que j'aurais l'impression que le cycliste, il est immobile. Tu es d'accord ? Parce que lui, il va avancer. Et en même temps que j'avance, tu as l'impression qu'en fait, les deux, on est immobile. Et en fait, tu as juste un paysage qui défile derrière. Des fois, c'est des impressions bizarres qu'on a quand on est dans un train, par exemple. Donc au début, le cycliste, il va nous paraître tout simplement immobile. Voilà. C'est un point à côté de nous. Par contre, après, quand il va tourner, sa trajectoire, elle va changer. D'un coup, tu as l'impression que le gars, il va juste se déporter et faire comme ça. Ou, même si toi, tu avances, parce que lui, il va devoir ralentir, ce sera peut-être même cette impression. Tu verras un gars juste partir derrière toi. Encore une fois, ça dépendra de deux choses. C'est quoi ? La différence, c'est à la fois au niveau de la vitesse, très importante, et la trajectoire. Clairement, si le bus et le cycliste ne sont pas à la même vitesse, si là, moi, je vais plus vite que le cycliste, j'aurais l'impression que le gars, il est un peu à la traîne. Tu le vois derrière toi. S'il est à la même vitesse, il est à côté de moi, et s'il va plus vite, il part devant moi. Vitesse et trajectoire. Pour bien comprendre ces différences, il faut se placer dans un référentiel. C'est pour ça que c'est vraiment quelque chose de très important. En menant les référentiels, il y en a trois qui sont les principaux. La base des référentiels, c'est les trois à connaître. Le premier, c'est le référentiel terrestre. Le référentiel terrestre, en gros, c'est où t'es. Si t'es assis chez toi, n'importe où, c'est un référentiel terrestre parce que c'est relié à la Terre. C'est un objet fixe, que ce soit fixe, et qu'il soit relié à la Terre. Si on veut analyser un mouvement de deux dimensions, par exemple, là, je prends une balle de foot, je vais dire que mon référentiel, je vais le positionner au niveau du... du gazon, on va dire, du stade. Le stade de foot, il est là. Tu te poses, t'es fixe, et tu vas voir la balle de foot qui décolle si quelqu'un frappe dedans. Ça, c'est en deux dimensions. Après, on peut aussi aller dans les trois dimensions, quand c'est nécessaire. Si, je ne sais pas, maintenant, il y a une belle transversale, pour pouvoir expliquer cette dimension de profondeur, il va nous falloir sortir de la 2D pour aller à la 3D. Encore une fois, c'est la même chose. Le principe, c'est le même. Très important quand on pose un référentiel, c'est qu'on pose le référentiel, et ensuite, il faut donner l'origine. Le référentiel de base, il transporte l'origine. L'origine, c'est le zéro. Ça veut dire que si on veut parler d'une distance, on va parler toujours par rapport à ce point. Ici, par exemple, on va dire, ah tiens, ça allait, il allait jusqu'à, on va dire, 20 mètres, et la hauteur maximale était de 10 mètres. Tu vois, ces valeurs signifient quelque chose, parce qu'on parle par rapport à un zéro. Et ensuite, ce qui nous intéresse en physique, tout le temps, c'est le temps. C'est vraiment une expérience, elle sera toujours accompagnée d'un référentiel, qui transporte une origine, et le temps, c'est-à-dire un chrono. Dans ce cas-là, ça serait en combien de temps ? Ici, j'étais à t égale à combien ? Ça, c'est une question. Et ici, j'étais à t égale à combien ? Ça, ce serait une autre question. Donc ça, c'est pour le référentiel terrestre. Dès qu'il y a quelque chose qui se passe, on va dire, dans ta vie, ou des choses que toi, tu observes, le réflexe, ça serait d'utiliser un référentiel terrestre. Mais voilà, ce n'est pas toujours le cas, surtout quand on court, on s'intéresse aussi à d'autres choses. Par exemple, là, il faudra employer un référentiel géocentrique. Alors, c'est quoi ce délire, géocentrique ? Juste au niveau du nom, géo, géologie, ça te fait penser à la planète, c'est à la Terre. En fait, cette fois-ci, c'est aussi un référentiel lié à la Terre, mais sauf que tu n'es pas sur la surface de la Terre, mais tu te positionnes au milieu de la Terre. Donc tu as vraiment, ça, c'est un rond, une sphère, et tu te positionnes au milieu. Au niveau des axes, on dit tout le temps, il pointe vers trois étoiles très lointaines. C'est quoi ce délire ? Ça veut juste dire que, pour que ces axes-là, ils ne bougent pas, tu es d'accord qu'ils ne sont pas censés bouger, sinon tu n'en sors plus. On dit qu'en fait, on va les fixer sur trois étoiles qui sont à perpétuité. Et en fait, vu qu'elles sont très loin, ces trois étoiles, on considère que ça sera du coup, les axes, ils vont être immobiles, ils ne vont pas bouger. Donc voilà, on pointe ses axes très très loin, ce qui fait qu'on a un repère de base. Donc avec l'origine, le centre de la Terre. Ça, c'est vraiment les étoiles de la Terre. Alors, le but de ça, au début, on ne comprend pas trop. C'est quoi le but ? Supposons maintenant que tu dois analyser, par exemple, la Lune, un satellite de la Terre. Donc là, on a bien la Terre, et là, quelque part, on a la Lune qui tourne. Donc on a tendance à dire, la Lune, elle tourne autour de la Terre. Ce que je ne savais pas, maintenant tu le sais au moins. Donc ça, c'est l'unique satellite de la Terre. Donc elle tourne, elle tourne. Mais est-ce que c'est vraiment le cas ? C'est juste que quand on dit ça, on suppose qu'on est justement dans ce référentiel. Et je vais te montrer pourquoi on est dans ce référentiel. Parce que si maintenant, tu me parles par rapport à un référentiel terrestre, ou disons déjà, si tu me parles par rapport à ce référentiel qui est ici. Imagine-toi, le référentiel, il n'est pas là, mais tu poses un référentiel ici. Alors déjà, c'est que si tu es sur la Lune, tu peux croire l'inverse. Tu peux croire que c'est en fait la Terre qui tourne autour de la Lune. Et d'ailleurs, on a cru ça pendant très longtemps avec le Soleil. On s'est dit que c'est le Soleil qui tourne autour de la Terre. Parce qu'on était en fait juste dans un mauvais référentiel. Première chose déjà. Deuxième chose, si maintenant, tu me parles par rapport à un référentiel terrestre que tu maîtrises maintenant, tu vas être le petit bonhomme sur la surface. Ça, c'est rien d'autre. Ce ne sont pas les particules du bonhomme. Tu vas juste être sur la surface de la Terre. Interprète pas ça bizarrement. Donc tu vas être sur la surface de la Terre et ce qui se passe, tu le sais, c'est que la Terre, en fait, elle tourne aussi autour d'elle-même. Donc tu vois un peu le bordel. Donc toi, tu vas être là, tu vas tourner, tu vas tourner autour de la Terre et en même temps, tu es en train d'analyser un mouvement d'une Lune qui tourne autour de ce que toi, tu tournes aussi. Bref, ça va tourner dans deux dimensions et ta seule expression, ce sera juste ça bouge dans tous les sens. Et le dernier référentiel dont je voulais te parler, c'est le référentiel héliocentrique. Alors hélio, hélio, ça c'est solaire, soleil. Donc cette fois-ci, on ne va pas se positionner ici comme le géocentrique. Donc ça, c'est le géo ici, disons. On ne va pas se mettre ici, mais on va se mettre vraiment au centre du soleil. Encore une fois, pourquoi on s'amuse cette fois-ci à se foutre au centre du soleil ? Il fait chaud là-bas. Non, c'est juste pour pouvoir analyser, par exemple, des objets qui tournent autour du soleil. Tout le système solaire, en fait. C'est intéressant, dès qu'on va parler des planètes, on va utiliser ce référentiel qui va nous aider. Conclusion de tout ça, un mauvais choix de référentiel peut te mettre la misère. Ça, c'est vraiment la conclusion. Et juste un petit truc, pour ceux qui sont en train de voir, de revoir cette vidéo, attention quand on parle de référentiel galiléen. Ça n'a rien à voir avec le référentiel que je t'ai donné là, avec une origine et tout ça. Non. Le référentiel galiléen, c'est juste un endroit, une pièce ou n'importe quoi, où le principe d'inertie s'applique. Alors si t'as pas compris ça, c'est pas grave, on va y arriver. Voilà, félicitations d'être arrivé jusqu'au bout de cette vidéo. Si cette vidéo t'a plu, ça tombe bien, il y en a encore. Sur matrix.fr, tu peux non seulement télécharger le résumé de cette vidéo, mais aussi retrouver tout ton programme avec plein d'exercices corrigés étape par étape. Tu peux aussi défier tes amis dans des jeux et te mesurer à la communauté.