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Physique · 2nde Bac Pro · mouvement et trajectoire

Une balle lancée dans un train

Une voyageuse lance une balle verticalement dans un train roulant à vitesse constante. La balle retombe dans sa main, mais sa trajectoire n’a pas la même forme pour une personne placée sur le quai.

Objectif : montrer que la forme d’une trajectoire dépend du référentiel choisi.

Piloter le lancer

Système étudié : la balle, repérée par le point rouge B.
72 km/h
6,0 m/s
0,00 s
Mesures dans le référentiel du quai
Hauteur de la balle
0,00 m
Distance horizontale
0,0 m
Le même lancer, deux trajectoires
Les deux vues représentent le même instant.
t = 0,00 s
la balle quitte la main
La simulation compare la trajectoire d’une balle dans les référentiels du train et du quai.

Modèle simplifié : le train avance en ligne droite à vitesse constante et les frottements de l’air sont négligés. Les dimensions ne sont pas à l’échelle.

Référentiel lié au train
Trajectoire rectiligne verticale

La balle monte puis redescend au-dessus de la même main. Ses positions sont alignées verticalement.

Référentiel du quai · terrestre
Trajectoire curviligne

La balle avance avec le train pendant qu’elle monte et redescend. Ses positions dessinent une courbe.

Mission d’observation

1 · PrévoirDessine la trajectoire attendue dans chacune des deux vues.
2 · ObserverLance la simulation puis affiche les positions successives.
3 · ExpliquerLa balle a-t-elle changé de mouvement, ou a-t-on changé de référentiel ?

Conclusion : la trajectoire n’est pas une propriété absolue de l’objet. Pour la décrire, il faut préciser le référentiel choisi.