Les deux trains côte à côte

Exercice d'entraînement · niveau 2 · physique (seconde), chapitre 2 — Description d'un Mouvement · Système, référentiel et relativité du mouvement

Énoncé

Deux trains roulent sur des voies parallèles et rectilignes, dans le même sens, à la même vitesse constante de $120 km/h$ . Un voyageur du premier train regarde le second par la fenêtre.

1. Décrire le mouvement du second train dans le référentiel lié au premier train.
2. Décrire le mouvement du second train dans le référentiel terrestre, et donner sa vitesse en $m/s$ .
3. Le second train passe à $132 km/h$ , le premier gardant sa vitesse. Que voit alors le voyageur ? À quelle vitesse le second train s'éloigne-t-il de lui ?

Corrigé

1. Les deux trains gardent en permanence le même écart : dans le référentiel du premier train, le second ne change pas de position au cours du temps. Il est donc immobile pour le voyageur.
2. Dans le référentiel terrestre (le quai, les rails), le second train décrit une droite en gardant une vitesse constante : son mouvement est rectiligne uniforme. Sa vitesse vaut $v = \frac{120}{3 , 6} = 33, 3 m/s .$
3. Le second train gagne maintenant $132 - 120 = 12 km/h$ sur le premier. Le voyageur le voit avancer lentement vers l'avant, à $\frac{12}{3 , 6} = 3, 3 m/s,$ c'est-à-dire à l'allure d'un coureur à pied — alors que, vu du quai, ce train file à plus de $36 m/s$ .

Conclusion. « Immobile » ou « en mouvement » n'a aucun sens tant qu'on n'a pas précisé le référentiel : c'est la relativité du mouvement.

Les autres exercices de ce chapitre Le cours du chapitre

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