Besoin d'aide pour une demonstration

[Penangol]

Bonjour !
Je vous explique mon probleme : je discute régulierement de ce qui se passe quand on lache une balle du haut du mat d'un bateau qui avance. Cette experience est, je crois, un grand classique, et la balle retombe, si je ne m'abuse, au pied du mat, pour peu que le bateau suive un mouvement rectiligne uniforme.
Mais je n'ai jamais réussi à en convaincre mon père. Pour lui, à partir du moment où la balle quitte le contact du bateau, elle ne suit plus exactement le mouvement du bateau. Bref, elle ne tombe pas au pied du mat.
Est ce que c'est moi qui me trompe ?
Sinon, comment expliquer et démontrer le point de chute de la balle ?

Question subsidiaire : si les papillons qui volent dans la cale du bateau font du surplace alors que le bateau avance, se prennent ils le mur ?
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[yat]

Rassure-toi, ce n'est pas toi qui te trompes. Même si on se place dans le référentiel de la côte, et qu'on observe le phénomène avec des jumelles, la balle est lâchée du mât avec une vitesse initiale horizontale qui est celle du bateau. La gravité lui donne une accélération purement verticale, mais donc la composante horizontale de sa vitesse ne va pas bouger. Vu depuis la côte la trajectoire de la balle sera donc une parabole, et à tout moment elle sera le long du mât. Maintenant, il est aussi simple de se placer dans le référentiel du bateau, galiléen, et de constater que la balle se contente de tomber tout droit, soumise à son poids.

Pour les papillons, c'est la même chose... le tout est de savoir s'ils font du sur-place par rapport au bateau ou à la côte. Laisser tomber une plume dans une voiture fermée et regarder sa trajectoire devrait régler toute incompréhension : en aucun cas la plume ne va partir frapper la vitre arrière à 100km/h !

[nissart7831]

Bonjour !
Cette experience est, je crois, un grand classique, et la balle retombe, si je ne m'abuse, au pied du mat, pour peu que le bateau suive un mouvement rectiligne uniforme.
Mais je n'ai jamais réussi à en convaincre mon père. Pour lui, à partir du moment où la balle quitte le contact du bateau, elle ne suit plus exactement le mouvement du bateau. Bref, elle ne tombe pas au pied du mat.
Est ce que c'est moi qui me trompe ?
Sinon, comment expliquer et démontrer le point de chute de la balle ?

Question subsidiaire : si les papillons qui volent dans la cale du bateau font du surplace alors que le bateau avance, se prennent ils le mur ?

Bonjour,

non tu ne trompes pas, si le bateau suit un mouvement rectiligne uniforme. Celui qui a introduit cette expérience n'est autre que le célèbre Galilée. Lui aussi, il a eu des difficultés à convaincre à son époque.

Ce qu'il faut comprendre, c'est que le balle, avant de la lâcher, se déplace à la même vitesse que le bateau. Ensuite, quand la balle est lâchée, cette vitesse initiale (dans le sens de déplacement du bateau) ne s'est pas annullé comme ça, ce qui fait que la balle suit une trajectoire courbe vu par un observateur situé sur la côte. Pendant le temps de la chute, le bateau se déplace. La balle se trouve ainsi au pied du mât quand elle touche le sol. Le mouvement décrit par la balle (la parabole) est la même chose que si tu es sur la terre ferme et que tu lances la balle. Tu lui donnes une vitesse initiale par ton jet. Alors que ce toi qui lui imprimes la vitesse intitale ou le bateau ne change rien, la balle subira une trajectoire courbe, provoquée par l'action de la pesanteur.
Dans l'espace, loin de toute influence gravitationnelle, la balle aurait une trajectoire rectiligne uniforme indéfiniment.
Pour ajouter un argument pour convaincre ton père, demande lui où doit tomber une balle que l'on lacherait du toit d'un gratte-ciel très, très haut. Car l'expérience est la même, la Terre se déplace elle aussi, elle tourne sur elle-même et autour du soleil et très rapidement. Et la balle (suffisamment lourde pour ne pas subir les effets du vent) tombera bien au pied du gratte ciel.

En fait, ce principe est le principe de relativité galiléenne. Recherche sur le web, il y a plein de sites qui expliquent ça.

[EDIT] : Fais l'expérience proposée par yat, c'est parlant.

[BioBen]

Maintenant tu n'as plus qu'à lui demander si une balle de pétanque tombe plus rapidement qu'une balle de tennis

[A voir en vidéo sur Futura]

[zoup1]

Je suis bien évidemment d'accord avec l'ensemble des réponses proposées. Il y a simplement l'effet de l'air qu'il faut évidemment prendre en compte, en particulier si la balle n'est pas extrèment lourde. Cependant l'effet de l'air est le même que celui d'un vent (correspondant à la vitesse du bateau) pour la même expérience réalisée sur la terre ferme.

[invite19431173]

Pour convaincre ton père, tu as qu'à lui dire qu'en voiture, les objets ne tombent pas derrière !

Petite précision toutefois, pour le bateau, il faut qu'il avance en ligne droite et à vitesse constante.

[Penangol]

D'accord, merci pour les idées de demonstration !
Je vois si c'est efficace, et je vous tiens au courant !

Maintenant tu n'as plus qu'à lui demander si une balle de pétanque tombe plus rapidement qu'une balle de tennis

La dessus au moins, j'ai réussi à lui faire entendre raison !