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Référentiels galiléens

Posté par
dies_irae
21-04-14 à 18:10

Bonjour, j'ai une question à propos des référentiels galiléens. Supposons qu'on me donne à étudier le mouvement d'un mobile, et qu'on me demande de déterminer si le référentiel de ce mobile est galiléen ou non. Comment faire? Car je ne sais pas si les forces qui s'exercent sur ce mobile se compensent ou non; or, un réferentiel est galileen lorsque le principe d'inertie est vérifé dans ce réferentiel autrement dit si, lorsque les forces qui s'exercent sur un mobile se compensent, ce mobile est au repos ou persevere dans un mouvement uniforme; donc, si les forces qui s'exercent sur un mobile se compensent mais que ce mobile n'est pas au repos ou dans un mouvement uniforme, je sais que le réferentiel n'est pas galiléen. Mais lorsque je ne sais pas si les forces se compensent ou non, je n'ai donc aucun moyens de savoir si le référentiel est galiléen ou non! Et inversement, si je ne sais pas si le réferentiel est galiléen ou non, je ne peux pas savoir si les forces qui s'exercent sur un mobile se compensent. Or, dans la plupart des exercices, on a aucunes de ces deux données. Qu'est ce que j'ai loupé?

J'attends vos explications ^^

Posté par
alban
re : Référentiels galiléens 21-04-14 à 19:23

Bonjour,

Avez-vous un énoncé précis ?

Posté par
dies_irae
re : Référentiels galiléens 22-04-14 à 06:38

N'importe quel énoncé basique fera l'affaire! Je veux juste comprendre comment déterminer si un référentiel est galiléen ou non.

Posté par
J-P
re : Référentiels galiléens 22-04-14 à 10:53

Ton questionnement est légitime.

Les notions de référentiel galiléen et de principe d'inertie se mordent la queue.

En effet, on dit

"Un référentiel Galiléen est un référentiel dans lequel le principe d'inertie est respecté"

Mais on énonce le principe d'inertie ainsi : "Dans un référentiel Galiléen, tout corps qui est soumis à une force résultante nulle est immobile ou en mouvement rectiligne uniforme"

Et pan, dans les dents. On se sert de la notion de référentiel Galiléen dans l'énoncé du principe d'inertie et on se sert du principe d'inertie pour définir un référentiel Galiléen.
-----

On peut aussi dire qu'il n'existe pas de référentiel pratique parfaitement Galiléen (on dit aussi inertiel).

On peut cependant considérer un référentiel comme Galiléen si les erreurs qu'on fait en le considérant comme tel, peuvent être considérées comme négligeables dans le problème à traiter.

C'est ainsi, qu'un référentiel terrestre n'est pas galiléen, mais on pourra le considérer comme galiléen si les erreurs qu'on fait en le considérant comme tel, peuvent être considérées comme négligeables dans le problème à traiter.

Ce sera le cas, souvent, pour l'étude de phénomènes proches de la surface Terrestre et à la condition que leurs durées soit très très courtes comparées à la période de révolution de la Terre autour de son axe polaire.

Par exemple, si on étudie la chute d'un caillou laché du haut de la Tour Eiffel, c'est près de la surface terrestre et cela dure environ 8 s, donc très court comparé à la période de révolution de la Terre autour de son axe polaire.

Mais, même dans un tel cas, il faut se méfier et voir si l'erreur est ou non acceptable sur le résultat. (erreur amenée en ayant considéré le référentiel terrestre comme Galiléen).

En effet, si on veut par exemple déterminer, (dans le problème du caillou laché de la tour Eiffel) la position de l'impact du caillou au sol, le fait de négliger la rotation de la Terre (en considérant le référentiel terrestre comme galiléen), cela entraîne une erreur d'environ 8 cm ... et cela pourrait ne pas être "acceptable" en fonction de ce qu'on veut faire de ce résultat.

Donc, c'est au coup par coup qu'il faut juger, si un référentiel déterminé peut ou non être considéré comme Galiléen, c'est à dire si les erreurs qu'on fait en le considérant comme tel entraîne des erreurs qui sont ou non acceptables dans le problème étudié.

Ce n'est pas, le plus souvent à la portée d'étudiants du Secondaire, qui sont bien obligés alors de se fier à l'énoncé donné qui précise ou non si on peut considérer un certain référentiel comme galiléen dans le problème posé.

Cela n'empêche pas, de réfléchir un peu et de pouvoir "sentir" si un référentiel peut ou non être considéré comme référentiel Galiléen dans un exercice ... mais sans demander (au niveau Secondaire) d'estimer l'ordre de grandeur des erreurs que cela entraîne....  
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En espérant ne pas t'avoir embrouillé d'avantage.

Posté par
dies_irae
re : Référentiels galiléens 22-04-14 à 13:49

Donc si j'ai bien compris, pour "sentir" si un réferentiel est galiléen ou non, il faut d'abord que j'arrive à determiner si les forces qui s'exercent sur le mobile étudié se compensent ou non, sans me fier à la trajectoire du mobile... Donc je peux seulement me fier a mon intuition? A moins qu'il y ait une méthode à appliquer?

Posté par
alban
re : Référentiels galiléens 22-04-14 à 13:59

Relire l'explication de J-P.

Posté par
dies_irae
re : Référentiels galiléens 22-04-14 à 14:49

Par exemple supposons un objet suspendu au rétroviseur d'une voiture en acceleration; cet objet va s'ecarter de la verticale selon un angle constant; il est bien au repos, alors que les forces qui s'exercent sur lui ne se compensent pas: donc le principe d'inertie n'est pas vérifié, donc le réferentiel voiture n'est pas galiléen.

Aussi, il est facile de savoir si les forces qui s'exercent sur un objet au repos se compensent ou non. Ce que j'aimerais savoir, c'est comment determiner la meme chose pour un objet en mouvement.



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