relativite et referentiels

[legyptien]

Bonjour,

C'est surement une question a 2 balles mais les seules mauvaises questions sont celles qu'on pose pas.

Je regarde une présentation et je suis pas d'accord avec une affirmation et vu le niveau de la personne qui présente c'est moi qui ait tord...

Le propos est a la 1:04:20 de cette video.




JE résume:

Une personne est sur les rails faisant face a un train qui lui arrive dessus. La personne a une balle dans les mains et la lance en direction du train. Le train va a 300 km/h et la balle va a 10 km/h.

La question est: Après que la balle ait rebondi sur le train, a quelle vitesse va la balle du point de vue du conducteur de train (on fait toutes les hypothèses qui vont bien, choc purement élastique, pas de frottement air etc...) ?

Pour moi je fais le raisonnement en deux étapes: d abord du point de vue du mec sur les rails et après du point de vue du conducteur.

Du point de vue de la personne sur les rails, la balle lui revient dessus a 310 km/h. Pk ? parce que si je suis dans une voiture avec une balle dans les mains et que je roule a 100 km/h, en freinant brutalement la balle continue sa route a 100 km/h (j ai pas de par brise, pas d air etc....). La au moment ou la balle tape le train je me dis que le train lui a procurer sa vitesse (énergie cinétique) et en plus il y a la vitesse "initiale" de la balle avant le choc. Ce qui donne 310 km/h.

Maintenant la seconde étape de mon raisonnement est de voir du point de vue du conducteur. Si la balle va a 310 km/h pour la personne sur les rails alors du point de vue du conducteur la balle va a 10 km/h puisque le train va deja a 300km/h. Or celle qui presente dit que la balle va a 310 km/h pour le conducteur.

Ou je me suis trompe ?

Merci
-----

[pm42]

Quand tu lances une balle vers quelque chose de beaucoup plus lourd qui ne va pas bouger (un immeuble, un train), elle te revient à la même vitesse à cause de la conservation de l'énergie cinétique en cas de collision élastique.

Du point de vue du conducteur du train, la balle lui arrive dessus à 310 km/h.
Elle rebondit de façon parfaitement élastique donc repart à la même vitesse : 310 km/h.

[Black Jack 2]

Bonjour,

En considérant le choc parfaitement élastique (même si ce n'est pas tout à fait vrai) et la balle arrivant horizontalement sur le train.

Dans le référentiel du train, la balle repart à 310 km/h après rebond.

Et donc dans le référentiel du lanceur, juste après le rebond, la balle revient vers lui à 610 km/h.

[Mailou75]

la balle revient vers lui à 610 km/h.

N'importe quoi ?

Si la balle va à 10km/hm par rapport au train et que le train va a 300km/h alors la balle, du point de vue du quai, va à 310 ou 290km/h.

PS : pas de relativité là dedans...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

Ya une petite tatouille, en effet.

PS : pas de relativité là dedans...

Non, pas besoin (enfin, la "relativité galiléenne" si mais pas besoin de la citer)

[gts2]

N'importe quoi ?
Si la balle va à 10km/hm par rapport au train et que le train va a 300km/h alors la balle, du point de vue du quai, va à 310 ou 290km/h.

Vous ne parlez pas de la même chose donc normal que cela soit différent :
10 km/h par rapport au quai vs. par rapport au train

[Deedee81]

Décidément, et moi j'avais mal lu : DESOLE !!!!

10 hm/h par rapport au quai => 310 par rapport au train => rebond 310 (dans l'autre sens) par rapport au train
Donc 300 + 310 = 610 par rapport au quai

[XK150]

Personne n'aurait dû répondre à un énoncé INCOMPLET du post 1 :

Le train va à 300km/h PAR RAPPORT au sol , la balle va à 10 km/h PAR RAPPORT au sol . Il est dit que les partenaires sont face à face ...

avoir tort , s'écrit TORT , rien à voir avec le verbe tordre .

A partir de là , on peut commencer : c'est bien d'imaginer une balle en lévitation, immobile par rapport au sol ...

[pm42]

Si la balle va à 10km/hm par rapport au train et que le train va a 300km/h

La phrase exacte est "Le train va a 300 km/h et la balle va a 10 km/h". On suppose qu'on est dans le même référentiel et donc la balle ne va pas à 10 km/h par rapport au train.

On peut même lire avant : "Une personne est sur les rails faisant face a un train qui lui arrive dessus. La personne a une balle dans les mains et la lance en direction du train."
Il est encore plus clair qu'on est dans le référentiel de la personne ce qui est cohérent avec les ordres de grandeur des vitesses du train et de la balle.

Avant d'écrire "n'importe quoi", il serait utile de lire les questions d'autant que les réponses données étant là aussi cohérente avec celle de la vidéo, il y a de bonnes chances qu'elles soient correctes.

Personne n'aurait dû répondre à un énoncé INCOMPLET du post 1 :

Pourquoi ? L'énoncé est parfaitement clair.

[Black Jack 2]

N'importe quoi ?

Si la balle va à 10km/hm par rapport au train et que le train va a 300km/h alors la balle, du point de vue du quai, va à 310 ou 290km/h.

PS : pas de relativité là dedans...

Bonjour,

La balle arrive sur le train (avant impact) à 310 km/h (référentiel du train)
Elle repart, après rebond à 310 km/h par rapport au train. (C'est aussi ce que dit, à juste titre, la "présentatrice de la vidéo.)

Et comme le train roule à 300 km/h (référentiel terrestre), après rebond, la balle repart vers le lanceur à 310 +300 = 610 km/h
*********************
Si on ne comprend pas, on peut se cacher derrière l'équation exprimant la conservation de la quantité de mouvement ... et en considérant le choc élastique, l'équation de conservation de l'énergie cinétique.

Si on veut, on peut écrire la conservation de mouvement dans un exemple concret ...

Dans le référentiel terrestre, avec l'axe des vitesses dans la direction de la balle avant impact :
Exemple balle de m1 = 50 g allant vers le train à v1 = 2,8 m/s (10,08 km/h)
et train de m2 = 20000 kg roulant à v2 = - 83 m/s (300 km/h arrondi)

conservation de la quantité de mouvement : m1.v1 + m2.v2 = m1 * v'1 + m2 * v'2
soit : 50.10^-3 * 2,5 - 20000 * 83 = 50.10^-3 * v'1 + 20000 * v'2
v'1 = (-1659999,875 - 20000 * v'2)/(50.10^-3) (1)

Choc supposé élastique et donc conservation de l'énergie cinétique : m1.v1² + m2.v2² = m1.v'1² + m2.v'2²
soit : 50.10^-3 * 2,5² + 20000 * 83² = 50.10^-3 * v'1² + 20000 * v'2²
v'1² = (137780000,313 - 20000 * v'2²)/(50.10^-3)

v'1 = - sqrt[(137780000,313 - 20000 * v'2²)/(50.10^-3)] (2)

(1) et (2) --> (-1659999,875 - 20000 * v'2)/(50.10^-3) = - sqrt[(137780000,313 - 20000 * v'2²)/(50.10^-3)]

Equation, qui résolue donne : v'2 = -82,99957 m/s (298,8 km/h arrondi)

et v'1 = -169,5 m/s (610 km/h arrondi vers le lanceur)

Donc, dans le référentiel terrestre, juste après rebond sur le train, la balle repart à 610 km/h (arrondi) vers le lanceur.

Et dans le référentiel du train (donc vu par le conducteur du train), juste après rebond sur le train, la balle repart à 610 - 300 = 310 km/h (arrondi)

[legyptien]

Quand tu lances une balle vers quelque chose de beaucoup plus lourd qui ne va pas bouger (un immeuble, un train), elle te revient à la même vitesse à cause de la conservation de l'énergie cinétique en cas de collision élastique.

Le train bouge

[legyptien]

N'importe quoi ?

Si la balle va à 10km/hm par rapport au train et que le train va a 300km/h alors la balle, du point de vue du quai, va à 310 ou 290km/h.

PS : pas de relativité là dedans...

ben moi je pensais que des lors qu on change de referentiel on peut parler de relativite...

[pm42]

Le train bouge

Lire les réponses serait une bonne idée : j'ai bien dit qu'on se plaçait dans le référentiel du train.

ben moi je pensais que des lors qu on change de referentiel on peut parler de relativite...

Lire les réponses serait une bonne idée : Deedee81 a bien précisé qu'on était dans un cas de relativité galiléenne et que par convention on ne le précise pas.

[Black Jack 2]

Le train bouge

Dans quel référentiel ?
Le train ne bouge pas dans un référentiel lié au train.

[legyptien]

Vous ne parlez pas de la même chose donc normal que cela soit différent :
10 km/h par rapport au quai vs. par rapport au train

Mailou dit 290 ou 310 du point de vue du quai.

Black jack 2 dit 610 du point du lanceur.

Le lanceur et le quai sont le meme referentiel gts2 a moins que je sois a coter de la plaque

[legyptien]

Dans quel référentiel ?
Le train ne bouge pas dans un référentiel lié au train.

Quand rien n'est precise c'est en general par rapport a un referentiel galileen.

Toi meme tu dis "Quand tu lances une balle vers quelque chose de beaucoup plus lourd qui ne va pas bouger (un immeuble, un train)" est ce que tu precise qui bouge par rapport a quel referentiel ?

Je suis evidemment d'accord que le train ne bouge pas par rapport a son referentiel...

[legyptien]

Personne n'aurait dû répondre à un énoncé INCOMPLET du post 1 :

Le train va à 300km/h PAR RAPPORT au sol , la balle va à 10 km/h PAR RAPPORT au sol .

S'il faut te préciser a chaque fois par rapport au sol, c'est que tu n'as jamais pris le train et tu n'as apparemment jamais jeté une balle non plus.

c'est bien d'imaginer une balle en lévitation, immobile par rapport au sol ...

La balle ne lévite pas comme tu dis, on la lance tout droit

Le verbe tordre n'a rien a voir avec le verbe "avoir tort" mr le professeur

[legyptien]

Lire les réponses serait une bonne idée : j'ai bien dit qu'on se plaçait dans le référentiel du train.

se relire serait une bonne idee. Tu commences une phrase avec une majuscule et la finit avec un point. Dans cette phrase ou tu precises en exemple qu'un train bouge, tu ne mentionnes aucun referentiel. Il n'y a aucun besoin de le preciser si on parle d un referentiel galileen qui est le referentiel PAR DEFAUT.

Pk commencer a tout compliquer, l'enonce est simple, et il est accompagne d'une image meme. Les ordres de grandeurs des 2 vitesses (balle et train) ne laisse aucun doute...

Bon ile me reste a lire la reponse detaillee de black jack 2, je comprendrais peut etre...

[gts2]

Mailou dit 290 ou 310 du point de vue du quai.
Black jack 2 dit 610 du point du lanceur.
Le lanceur et le quai sont le meme referentiel gts2 a moins que je sois a coter de la plaque

Il ne parle pas de la même chose :
- message #4 "Si la balle va à 10km/h par rapport au train"
- message #3 "Dans le référentiel du train, la balle repart à 310 km/h"

[legyptien]

[QUOTE=Deedee81;7102784]Décidément, et moi j'avais mal lu : DESOLE !!!!

10 hm/h par rapport au quai => 310 par rapport au train => rebond 310 (dans l'autre sens) par rapport au train
Donc 300 + 310 = 610 par rapport au quai[/QUOTE]

j ai mis en vert ce qui est ok et en rouge ce que je comprends toujours pas. Lors du choc la balle revient en arriere a 10km/h + la vitesse du train (energie cinetique du train) qui est 300 km/h donc ca nous donne 310km/h mais c est par rapport au quai. Le train allant a 300 km/h (par rapport au quai mais on a dit que c est pas necessaire de le rappeler a chaque fois hein), le train voit la balle a 10km/h puisque cette derniere va a 310 km/h (galileen) et le train va a 300 km/h galileen.

[legyptien]

Il ne parle pas de la même chose :
- message #4 "Si la balle va à 10km/h par rapport au train"
- message #3 "Dans le référentiel du train, la balle repart à 310 km/h"

tu as raison j'ai mal lu. Comment on peut penser que la balle va a 10km/h par rapport au train, ca rentre pas dans ma tete ca. les 2 se font face et vont en sens inverse en plus (plus l image qui illustre). Vu les ordres de grandeur il est impensable que la balle aille a 10km/h par rapport au train.

Bon ...

[gts2]

Lors du choc la balle revient en arrière a 10km/h + la vitesse du train.

Le calcul du choc est fait dans le référentiel du train : plus simple puisque celui-ci est fixe et cela donne 310 km/h (le calcul dans le référentiel du quai a été fait par @Black Jack 2 message#7 et cela donne 610 km/h par rapport au quai)

Le train allant a 300 km/h, le train voit la balle a 10km/h.

Non les 10 km/h c'est par rapport au quai au départ, pas par rapport au train au retour.

Puisque cette dernière va a 310 km/h et le train va à 300 km/h.

balle : 310 km/h par rapport au train ; train : 300 km/h par rapport au quai et dans le même sens (la balle va de la droite vers la gauche dans un référentiel se déplaçant lui-même de la D vers la G ; donc 300+310=610.

[legyptien]

Le calcul du choc est fait dans le référentiel du train

c'est exactement ca qui me gene. Tout le reste decoule de ce point.

imagine que tu sois au bord d un quai tu attends ton train. Tu as une balle de ping pong et tu tends la main bord du quai jusqu'a que le train percute la balle (qui finalement ne bouge pas a la base avant le choc). Le train passe, t'arrache la main et percute la balle. Cette balle va rester coller au train allant a la meme vitesse que le train. Donc dans le referentiel du train elle est immobile, a une vitesse de 0 (qui etait sa vitesse initiale). Voila pk je pense qu apres le choc, la balle va a 10 km/h PAR RAPPORT AU TRAIN.

Stp on oublie que tu finis a l'hopital et que tu vas peut etre avoir des séquelles. Je voulais pas faire leviter la balle sinon on va encore entendre l'autre....

Il faut encore que je lise la reponse 10 detaillee

[legyptien]

c'est exactement ca qui me gene. Tout le reste decoule de ce point.

imagine que tu sois au bord d un quai tu attends ton train. Tu as une balle de ping pong et tu tends la main bord du quai jusqu'a que le train percute la balle (qui finalement ne bouge pas a la base avant le choc). Le train passe, t'arrache la main et percute la balle. Cette balle va rester coller au train allant a la meme vitesse que le train. Donc dans le referentiel du train elle est immobile, a une vitesse de 0 (qui etait sa vitesse initiale). Voila pk je pense qu apres le choc, la balle va a 10 km/h PAR RAPPORT AU TRAIN.

Stp on oublie que tu finis a l'hopital et que tu vas peut etre avoir des séquelles. Je voulais pas faire leviter la balle sinon on va encore entendre l'autre....

Il faut encore que je lise la reponse 10 detaillee

J annonce officiellement que j'ai ete debile profond sur ce coup. Quand un semi remorque percute un ecureuil sur l'autoroute, l'ecureuil est projete a 600m DEVANT le semi remorque (il reste pas coller comme je pensais) du fait de la difference de masse. Le semi remorque a rien senti, c'est certainement pas lui qui va bouger. C'est un peu pareil dans le cas du train.

Merci c'est compris.

[Deedee81]

Salut à tous,

Le train ne bouge pas dans un référentiel lié au train.

Comment être juste, précis et me faire rire

J annonce officiellement que j'ai ete debile profond sur ce coup.

là on a été plusieurs à s'embourber : plus haut une bêtise a été lâchée et moi qui avait lu de travers ait dit "ah oui". On va former la ligue des gentleman extraordinaire
Pourquoi c'est toujours sur des trucs aussi bateau qu'on s'embourbe ainsi ????

Bon, on a donc fait totalement le tour. Je vais fermer, sinon ça va tourner en rond, mais si quelqu'un avait quelque chose important à ajouter ou demander => MP
(y compris toi, c'est ton fil)