Bonjour,

Excellent exercice ! J'espère pour toi que tu vas avoir l'occasion de pratiquer réellement ce qui t'est proposé. Tu peux aussi le faire dans un métro, un tramway... si tu habites dans une ville qui en est équipée.

Bilan des forces à l'arrêt:
. pour l'opérateur : son poids et la réaction du siège
. pour l'objet M : son poids et la tension du fil

Description des mouvements dans un référentiel lié à la voiture :
Rien dans l'énoncé ne t'invite à employer le mot "circulaire" : la voiture n'est pas en virage, la trajectoire n'est pas un cercle.

Peux-tu décrire avec des mots simples ce qui se passe, pour toi, l'opérateur, quand tu es assis dans une voiture sans être appuyé au dossier du siège ?
Peux-tu décrire comment se comporte le "pendule" : objet M au bout d'une ficelle, laquelle est attachée au plafond de la voiture (ou à la poignée intérieure au-dessus de la porte) ?

Tes propositions de réponse pour la fin de l'exercice sont très bonnes.

Quand on est assis ans une voiture sans être appuyé au dossier du siège , l'opérateur est au repos donc les forces qui s'exercent sur lui se compensent .

Le pendule est alors immobile .

merci

Tout à fait d'accord !

Et maintenant la voiture démarre ("accélère"), que se passe-t-il
. pour l'opérateur ?
. pour le pendule ?

Ce que je sais c'est que l'opérateur et le pendule ont un mouvement de rotation dans ce cas mais quel est leur mouvement là je ne vois pas rectiligne accéléré non ?

merci

Oui, les deux ont un mouvement rectiligne accéléré (avec retard par rapport à la voiture).

Mais je continue avec des mots simples. L'opérateur est "comme" tiré (ou poussé) vers l'arrière par une force inconnue : il n'y a pas une nouvelle force d'attraction gravitationnelle ni une force d'origine électromagnétique... et pourtant si l'accélération de la voiture est forte, l'opérateur se retrouve appuyé sur le dossier.
De même pour le pendule : il est "comme" attiré vers l'arrière, "comme si" il ne voulait pas partir dans la direction de la voiture.

Là on va avoir deux possibilités :
. ou bien dire que dans un référentiel accéléré (la voiture qui démarre) un corps peut avoir une accélération par rapport à ce référentiel alors que la somme des forces qui s'exercent sur lui est nulle
. ou bien dire que les lois de Newton s'appliquent aussi, mais alors il faudra inventer des "forces fictives".

Avec des mots simples, que se passe-t-il pour l'opérateur et pour le pendule quand le mouvement de la voiture est "idéalement" rectiligne uniforme ? Vitesse absolument constante, pas de virage (c'est plus facile à observer dans un train que dans une voiture...)

L'opérateur et le pendule sont au repos (ils n'ont pas de mouvement) quand le mouvement de la voiture est "idéalement" rectiligne uniforme .

Merci

L'opérateur peut être assis sans s'appuyer sur le dossier et ceci sans effort.
Le pendule est vertical

Tout est identique à ce que l'on observe quand la voiture est à l'arrêt.

Et enfin que se passe-t-il (toujours vu depuis l'intérieur de la voiture, dans le référentiel de la voiture) quand la voiture freine ?

Quand la voiture freine , le pendule a un mouvement rectiligne décéléré .

merci

Ni rectiligne ni décéléré.

Décris simplement ce qui se passe. Tu es dans la voiture et tu regardes le pendule. Que fait-il ?
Toi-même est assis sans te tenir ni t'appuyer autrement que sur la banquette de la voiture. Le chauffeur doit freiner fortement : que fais-tu ?

je suis projeté vert l'arrière donc le pendule a un mouvement rectiligne accéléré .

non un mouvement rectiligné curviligne accélré non ?

curviligne accéléré excuse moi

Oui, le pendule a un mouvement circulaire et accéléré

Vers où es-tu projeté quand le conducteur freine ?

je suis projetée dabord vers l'avant puis vers l'arrière non ?

Tu es projeté vers l'avant.

La question suivante maintenant :
Tu imagines être un observateur immobile sur le bord de la route (référentiel terrestre) et tu regardes une voiture qui démarre. Dans la voiture quelqu'un est assis sans être appuyé sur le dossier et il y a un pendule accroché...
Que dis-tu des forces et des mouvements de la personne et du pendule ?

Mêmes questions pour une voiture qui passe à vitesse rectiligne strictement uniforme

Mêmes questions pour une voiture qui freine devant toi.

Je ne sais pas les mouvements de la personne et du pendule . Les forces ne se compensent pas , le vecteur force n'est pas nul , non ?

merci beaucoup coll .

Démarrage de la voiture :

Une nouvelle force est transmise à la personne assise ; par l'intermédiaire du siège, une force de frottement vers l'avant. La personne va avoir un mouvement accéléré vers l'avant (moins rapide que celui de la voiture, c'est pour cela que la personne va d'abord aller vers l'arrière de la voiture, vers le dossier)
De même pour le pendule. Une nouvelle force est appliquée au point d'attache, vers l'avant. Le pendule va être accéléré vers l'avant. La somme vectorielle du poids de l'objet et de la tension du fil appliqué à l'objet est une force vers l'avant quand le pendule est incliné vers l'arrière de la voiture, ce que tu observes.

Voiture en mouvement rectiligne uniforme.
Pas de forces nouvelles et pas de mouvements particuliers à l'intérieur de la voiture. Tout se passe dans la voiture comme si elle était à l'arrêt. Tous les points intérieurs à la voiture ont le même mouvement que celui de la voiture. Dans le référentiel terrestre tous les points ont un mouvement rectiligne uniforme.

Freinage de la voiture : ce qui se passe est l'inverse de ce qui se passe au démarrage. Décélération au lieu d'accélération.
Les frottements sur le siège ne retiendront le passager (éventuellement) qu'après qu'il ait continué sa route vers l'avant ; il aura donc un mouvement rectiligne décéléré mais en retard par rapport à celui de la voiture.
Le pendule est décéléré. La somme vectorielle du poids de l'objet et de la tension du fil au point d'application de l'objet est une force vers l'arrière : ceci est possible parce que le pendule est incliné vers l'avant.

D'accord ?

Merci beaucoup coll oui , c'est un peu compliqué mais en fin de compte j'ai à peu près compris .

Oui, tu as raison, c'est un peu compliqué. Il faut y réfléchir souvent et surtout profiter des "expériences" que tu peux faire facilement dans la vie quotidienne. En voiture ou dans les transports en commun (train, tramway, métro, bus éventuellement...).

Je t'en prie. Joyeuses fêtes de fin d'année et à une prochaine fois !