Le référentiel

Le choix du référentiel est une étape importante dans la description d’un mouvement. En effet, il permet de définir les coordonnées d’un point dans l’espace. Il est donc nécessaire de choisir un référentiel pour décrire un mouvement.

Définition

Définition

Un référentiel est un objet physique de référence par rapport auquel on observe le mouvement du système. Pour préciser mathématiquement les caractéristiques du mouvement d’un système, on associe au référentiel un système de coordonnées d'espace (repère d’espace) et une horloge (repère de temps).

Le repère d’espace, généralement cartésien $(O;\overrightarrow{i};\overrightarrow{j};\overrightarrow{k})$, permet de définir la position du système dans l’espace à un instant donné, tandis que le repère de temps permet de mesurer la durée des événements.

La position, la vitesse et l’accélération d’un système n’ont de sens que si l’on précise le référentiel dans lequel elles sont définies.

Choix du référentiel

Il existe plusieurs référentiels possibles pour décrire un mouvement. Le choix du référentiel est déterminé par la question que l’on se pose. En effet, il est possible de choisir un référentiel différent pour décrire le même mouvement. On choisira généralement le référentiel qui permet de répondre le plus simplement à la question posée.

Exemples de référentiels

le référentiel héliocentrique

Le référentiel héliocentrique est le référentiel centré sur le centre de masse du Soleil. Il est utilisé pour étudier le mouvement des planètes autour du Soleil. Le Soleil tourne autour de son axe dans ce référentiel.

Les caractéristiques du repère d’espace sont :

• Origine : centre de masse du Soleil
• Axes : pointent vers trois étoiles éloignées qui apparaissent fixes pendant la durée de l’observation

le référentiel géocentrique

Le référentiel géocentrique est le référentiel centré sur le centre de masse de la Terre. Il est utilisé pour étudier le mouvement des satellites autour de la Terre. La Terre tourne autour de son axe dans ce référentiel.

Les caractéristiques du repère d’espace sont :

• Origine : centre de masse de la Terre
• Axes : pointent vers trois étoiles éloignées qui apparaissent fixes pendant la durée de l’observation

le référentiel terrestre

Le référentiel terrestre est le référentiel centré sur un point fixe à la surface de la Terre, généralement le lieu de l'observateur. Il est utilisé pour étudier le mouvement des objets à la surface de la Terre. Dans ce référentiel, la Terre est considérée comme immobile.

Les caractéristiques du repère d’espace sont :

• Origine : un point fixe à la surface de la Terre (lieu de l'observateur)
• Axes : pointent vers trois directions fixes pendant la durée de l'observation, choisis en fonction des directions d'intérêt

le référentiel lié au système

Le référentiel lié au système est un référentiel centré sur le système lui-même, généralement son centre de masse. Il est utilisé pour étudier le mouvement interne du système, comme les mouvements des parties d'une voiture en mouvement.

Les caractéristiques du repère d’espace sont :

• Origine : généralement le centre de masse du système
• Axes : pointent vers trois directions fixes pendant la durée de l'observation, choisis en fonction des directions d'intérêt