Chapitre I : Mouvements

Qui est en mouvement ? Qui est immobile ?

Dans Interstellar, le vaisseau doit poursuivre la station spatiale pour s'y arrimer.

26s à 32s :

Le mouvement de la station par rapport à la planète : rotation sur elle-même et déplacement en ligne droite.

Le mouvement du vaisseau par rapport à la planète : mouvement en ligne droite.

102s à 107s

Le mouvement de la station par rapport à la caméra : immobile.

Le mouvement du vaisseau par rapport à la caméra : rotation.

Le mouvement de la station par rapport à la planète : rotation sur elle-même et déplacement en ligne droite.

Le mouvement du vaisseau par rapport à la planète : rotation sur lui-même et déplacement en ligne droite.

150s à 154s

Le mouvement de la station par rapport à la caméra : immobile.

Le mouvement du vaisseau par rapport à la caméra : il s'immobilise.

Le mouvement de la station par rapport à la planète : rotation sur elle-même et déplacement en ligne droite.

Le mouvement du vaisseau par rapport à la planète : rotation sur lui-même et déplacement en ligne droite.

171s à 175s

Le mouvement de la station par rapport à la station spatiale : immobile.

Le mouvement du vaisseau par rapport à la station spatiale : immobile.

Le mouvement de la station par rapport à la planète : rotation sur elle-même et déplacement en ligne droite.

Le mouvement du vaisseau par rapport à la planète : rotation sur lui-même et déplacement en ligne droite.

193s à 202s

Le mouvement de la station par rapport à la station spatiale : immobile.

Le mouvement du vaisseau par rapport à la station spatiale : immobile.

Le mouvement de la station par rapport à la planète : rotation sur elle-même et déplacement en ligne droite.

Le mouvement du vaisseau par rapport à la planète : rotation sur lui-même et déplacement en ligne droite.

b. Top Secret

Quel est le mouvement de l'acteur principal par rapport au train ?

Quel est le mouvement de l'acteur principal par rapport quai ?

Quel est le mouvement de l'acteur principal par rapport au sol ?

Quel est le mouvement du quai par rapport au train ?

Quel est le mouvement du quai par rapport au sol ?

Quel est le mouvement des soldats par rapport au quai ?

Quel est le mouvement des soldats par rapport au sol ?

Le mouvement dépend de l'observateur. Il faut définir un référentiel, c'est à dire un objet de référence par rapport auquel on étudie le mouvement.

Exemples de référentiels :
- Terrestre : le sol
- Lunaire : la Lune
- Géocentrique : le centre de la Terre
- Héliocentrique : le Soleil

Pour enregistrer des mouvements rapides, on peut utiliser la chronophotographie ou une caméra.

La trajectoire est l'ensemble des positions occupés d’un point d’un mobile. Elle dépend du référentiel.

L'invention de la chronophotographie en 1878 revient au Britannique Eadweard Muybridge. Photographe célèbre, notamment par ses négatifs de paysages sauvages peu connus du public américain, Muybridge s’intéresse aux affirmations controversées d’Étienne-Jules Marey. Le chercheur français est en effet persuadé, de par ses observations multiples, que le cheval au galop n’a jamais les quatre fers en l’air au cours des phases d’extension, ainsi que les artistes le représentent depuis des siècles (comme ce portrait du prince Esterházy), mais qu’il conserve au moins un pied en contact avec le sol. Les milieux scientifiques réfutent cette conviction de Marey.

Le milliardaire américain Leland Stanford, grand amateur de sports équestres et lui-même propriétaire de purs-sangs , offre à Muybridge les moyens financiers pour prouver, photographies à l’appui, que Marey a raison. Également joueur, Stanford a parié gros sur le résultat de cette expérience.

Le dispositif est à première vue très simple : Muybridge veut aligner douze chambres photographiques, voire le double, sur le côté d'une piste où doit s’élancer le cheval au galop. Des ficelles sont tendues perpendiculairement à la trajectoire de la course. « C’est le cheval lui-même qui déclenche successivement les obturateurs en entraînant par son poitrail des ficelles liées aux appareils. Il est arrivé que le cheval emporte avec lui la batterie des précieuses chambres noires, les démolissant, elles et leurs clichés. » En vérité, la mise au point est laborieuse et prend six ans, de 1872 à 1878, mobilisant plusieurs des purs-sangs de Stanford. En effet, les ficelles doivent déclencher à distance l’ouverture de ce qui sert à l’époque d’obturateur, tout en se déconnectant pour éviter l’arrachement. Autre difficulté : chaque poste photographique est confié à un opérateur muni d’un petit laboratoire individuel qui lui permet, juste avant l’expérience, d’enduire de collodion humide, au temps de pose rapide, la plaque de verre qu’il charge prestement dans la chambre. L’expérience peut alors se dérouler.

Enfin, en 1878, Eadweard Muybridge réussit, démontrant que le cheval au galop ne quitte complètement le sol que lorsque ses postérieures et ses antérieures se rassemblent sous lui (vignettes 2 et 3). Dans ses positions en extension (vignettes 1 et de 4 à 11), il conserve toujours un ou deux pieds en contact avec le sol.

Une trajectoire est

- rectiligne si elle a la forme d’une droite.

- circulaire si elle a la forme d’un cercle.

- curviligne si elle a la forme d’une courbe quelconque.

La vitesse indique la distance parcourue en 1h (vitesse exprimée en km/h) ou en 1s (vitesse exprimée en m/s)

On peut la calculer en connaissance la distance parcourue pendant un certain temps.

$v = \frac d {\Delta t}$

v : vitesse en m/s

d : distance en m parcourue pendant la durée Δt

en s

Rappel :

- 1 an = 365,25 jours

- 1 jour = 24h

- 1h = 60 min

- 1 min = 60s

Pour caractériser le mouvement d’un objet, il faut lui associer deux adjectifs : l’un pour qualifier sa trajectoire et l’autre pour qualifier la variation de sa vitesse.

Trajectoire d’un objet : ensemble des positions occupées par un objet se déplaçant dans l’espace au cours du temps.

Vitesse d’un objet : grandeur physique permettant d’évaluer la rapidité à laquelle se déplace un objet au cours du temps.

Si la vitesse augmente, on dit que l'objet accélère. Il y a accélération. Le mouvement est accéléré.

Si la vitesse diminue, on dit que l'objet décélère. Il y a décélération. Le mouvement est décéléré.

Si la vitesse est constante, on dira que le mouvement est uniforme.

Si la trajectoire est une droite et la vitesse constante, on dira que le mouvement est rectiligne uniforme.

Si la trajectoire est une droite et la vitesse augmente, on dira que le mouvement est rectiligne accéléré.