Un passager marche à 1,2 m/s dans le couloir d'un train qui roule à 30…

Exercice supplémentaire · niveau 2 · physique (première), chapitre 4 — Mouvement d'un système · Référentiels, forces variables, propulsion

Énoncé

Un passager marche à $1, 2 m / s$ dans le couloir d'un train qui roule à $30 m / s$ par rapport au sol.

Quelle est sa vitesse par rapport au sol s'il marche vers l'avant ? vers l'arrière ?
Le passager est-il « en mouvement » ? Que faut-il préciser pour que la question ait un sens ?
Un objet lâché dans le train tombe-t-il verticalement ? Pour qui ?

Corrigé

1. Vers l'avant : $30 + 1, 2 = 31, 2 m / s$ . Vers l'arrière : $30 - 1, 2 = 28, 8 m / s$ — toujours vers l'avant pour un observateur au sol. <br> 2. La question n'a aucun sens sans référentiel. Assis, le passager est immobile dans le référentiel du wagon et animé de $30 m / s$ dans celui du sol : les deux affirmations sont vraies simultanément. <br> 3. Dans le référentiel du train (en marche rectiligne uniforme, donc galiléen), l'objet tombe verticalement. Depuis le quai, sa trajectoire est une parabole : il conserve la vitesse horizontale de $30 m / s$ .

Piège : parler de « la » trajectoire d'un corps. Il n'y en a pas une : il y en a une par référentiel.

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Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.