QCM : Relativité et trajectoires du mouvement (15 questions)

Explication

Un même objet peut être décrit différemment selon le référentiel choisi, car le mouvement est relatif à cet objet de comparaison. La masse, la forme ou la durée ne constituent pas la raison générale de ce changement de description.

Explication

La fusée change de position par rapport au sol terrestre, mais sa position ne change pas par rapport à la caméra qui lui est fixée. Dire qu’elle est en mouvement dans les deux cas confond le déplacement par rapport au sol avec celui observé depuis la fusée.

Explication

Le système est l’objet dont on cherche à étudier le mouvement, ici la voiture ou un point de celle-ci. Le sol est un référentiel possible, tandis que l’horloge et le repère servent à mesurer le temps et la position.

Explication

Le référentiel est l’objet par rapport auquel le mouvement du système est étudié ; ici, c’est la route. Le cycliste constitue le système, et le point suivi ou l’horloge ne remplace pas l’objet de comparaison.

Explication

Le référentiel terrestre est adapté à l’étude des systèmes qui se déplacent sur Terre pendant une durée ne dépassant pas la journée. Le référentiel géocentrique sert plutôt aux objets orbitant autour de la Terre, tandis que l’héliocentrique concerne les corps orbitant autour du Soleil.

Explication

Le référentiel géocentrique est centré sur le centre de la Terre et convient à l’étude des satellites et des fusées en orbite terrestre. Le référentiel héliocentrique est centré sur le Soleil et sert à étudier les corps qui orbitent autour de celui-ci.

Explication

Le référentiel héliocentrique a pour objet de référence le centre du système solaire, confondu avec celui du Soleil, et convient aux corps célestes qui orbitent autour du Soleil. Le référentiel géocentrique est centré sur la Terre et le référentiel terrestre sur un objet fixe au sol.

Explication

La trajectoire rassemble les positions successives occupées par le système au cours du temps. Le référentiel indique par rapport à quoi ces positions sont décrites, mais il ne constitue pas la trajectoire.

Explication

Une trajectoire droite caractérise un mouvement rectiligne. Un mouvement circulaire, elliptique ou cycloïdal est associé à une autre forme de trajectoire.

Explication

Depuis le sol, le référentiel est terrestre et la fusée suit une droite verticale au décollage, ce qui correspond à un mouvement rectiligne. Le fait qu’elle soit immobile concerne l’observation depuis un référentiel lié à la fusée.

Explication

Dans le référentiel lié à la fusée, celle-ci reste immobile et sa trajectoire se réduit à un point. Une trajectoire ponctuelle traduit cette immobilité dans le référentiel choisi, et non un mouvement rectiligne.

Explication

Dans le référentiel héliocentrique, Mars décrit une trajectoire circulaire autour du Soleil. La trajectoire curviligne correspond à son apparence dans le référentiel terrestre, et non à sa description héliocentrique.

Explication

Depuis Paris, donc dans le référentiel terrestre, la trajectoire apparente de Mars est une courbe et son mouvement est curviligne. Son mouvement circulaire concerne la trajectoire décrite dans le référentiel héliocentrique.

Explication

Mars semble reculer lorsque la Terre passe entre le Soleil et Mars, car la Terre se déplace plus vite sur son orbite que Mars sur la sienne. Ce recul est donc un effet d’observation lié aux mouvements relatifs, et non un changement réel de l’orbite de Mars.

Explication

La dépendance de la trajectoire au référentiel choisi est appelée relativité du mouvement. Les autres notions désignent des idées différentes et ne décrivent pas cette relation entre observation et référentiel.