référentiels
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1. Ces trois r gles sont d terminantes ainsi que le d montre l exemple suivant Consid rons une voiture qui circule 130 km h sur une autoroute la vitesse du conducteur ceintur sur son si ge est de 130 km h dans le r f rentiel Terre elle est strictement gale 0 dans le r f rentiel voiture On voit bien que les deux descriptions sont distinctes compl tement antagonistes m me et qu il n est pas question de les m langer Le probl me du virage Quelle est la description correcte des ph nom nes lorsque la voiture d crit une trajectoire circulaire Quelles sont les forces qui s exercent alors sur la voiture les lois physiques de l automobile www adilca com association adilca www adilca com R p tons d abord qu une force d signe toute cause capable de modifier la vitesse ou la trajectoire d une masse puisque telle est la d finition officielle retenue pour l laboration du Syst me International d Unit s obligatoire en France depuis 1961 Consid rons une voiture qui circule en ligne droite et dont le conducteur s appr te n gocier un virage Dans le r f rentiel Terre la trajectoire naturelle de la voiture est une ligne droite Pour d vier cette trajectoire le conducteur doit solliciter une force transversale qui s exerce au contact du sol lorsque les roues directrices pivotent c est la force de guidage Tandis que la voiture s inscrit sur une trajectoire circulaire les passagers et l2. parfaitement inertiel et absolu pour l tude du mouvement d une voiture l effet Coriolis pr s 1 alors qu elle ne l est plus pour l tude du mouvement des plan tes du syst me solaire voir dossier ADILCA syst me solaire Tout d pend donc de ce que l on souhaite tudier d crire le mouvement d un v hicule terrestre par rapport au Soleil n aurait aucun sens On dit aussi r f rentiel relatif non galil en ou non inertiel Les d finitions qui s y rapportent sont toutes plus tarabiscot es les unes que les autres rarement assorties d un mode d emploi ou illustr es d exemples Mais quelle que soit l appellation la r gle reste toujours la m me a signifie que la voiture d crit une trajectoire circulaire de fa on permanente naturelle et invariable comme par miracle chappant ainsi aux lois de Newton D s lors il est interdit de rechercher les causes de ce mouvement puisqu il s agit d un miracle D o un certain nombre de confusions ou d erreurs y compris dans certains ouvrages de physique ASSOCIATION ADILCA www adilca com k les lois physiques de l automobile www adilca com
3. association adilca www adilca com LES R F RENTIELS La force centrifuge est encore aujourd hui le concept le plus repr sentatif de l esprit s curit routi re En 1999 un article publi dans la revue Formation amp S curit d montrait qu une telle force n existe pas n a jamais exist ne peut pas exister dossier ADILCA Myst rieux virage lire par ailleurs Cet article allait faire l effet dune bombe Contre toute attente il fut plut t bien accueilli dans le milieu de l ducation routi re les enseignants de la conduite faisant preuve pour l occasion d une remarquable ouverture d esprit En revanche dans les programmes officiels comme dans les ouvrages sp cialis s le dogme obligatoire continue de faire de la r sistance et on entend parfois dire ici ou l qu il ne s agirait finalement que d une simple question de r f rentiels Comment s y retrouver Qui croire D o vient la confusion et comment d m ler le vrai du faux Bien s r il n y a qu une seule v rit Voici les cl s de l imposture Syllogisme ou sophisme Un cheval bon march est rare Tout ce qui est rare est cher Donc un cheval bon march est cher Ce mode de raisonnement est un syllogisme Dans cet exemple l absurdit de la conclusion provient d une confusion entre deux syst mes de pens e car ce qui est vrai dans l un des syst mes ne l est plus dans l autre En physique les syst mes
4. de pens e ce sont les r f rentiels D finitions Qu est ce qu un r f rentiel Ce terme d signe un ensemble de rep res qui permettent de mesurer les caract ristiques du mouvement d une masse telles que la vitesse et la trajectoire Au del de cette d finition le r f rentiel est un cadre rigide qui fixe les limites d une tude d une observation ou d un raisonnement Pour le physicien c est un ensemble math matique aux contours stricts et aux r gles rigoureuses l quivalent du syst me de pens e pour le philosophe Qu est ce qu une force Ce terme d signe toute cause capable de modifier la vitesse ou la trajectoire d une masse les lois physiques de l automobile www adilca com association adilca www adilca com La notion de force est donc troitement li e r f rentiel choisir celle de r f rentiel Mais quel Deux r f rentiels En automobile on a le choix a priori entre le r f rentiel Terre et le r f rentiel voiture Attention Ce choix ne d pend pas du hasard ni m me des pr f rences de l exp rimentateur mais uniquement de ce qu il veut observer car une fois arr t ce choix est exclusif donc d finitif II ne sera plus possible ensuite de m langer les descriptions Voici les trois r gles d or respecter pour faire le bon choix Premi re r gle savoir ce qu on veut observer Les r f rentiels Terre et voiture ne sont pas quivalents ils n ont
5. e et qu il est absolument impossible de faire la moindre r f rence ce qui se passe l ext rieur de la voiture les physiciens ont invent le concept de force apparente pour expliquer ce mouvement Cette force apparente unique et fictive est suppos e s exercer sur le centre de gravit de chacun des passagers et des bagages elle ne peut appara tre que dans un r f rentiel restreint et ne peut concerner que les passagers et les bagages rien d autre Appellation non contr l e Cette force apparente cest la force centrifuge Elle a t baptis e ainsi par certains th oriciens z l s mais cette appellation est totalement incorrecte En effet centrifuge signifie qui loigne du centre allusion explicite la trajectoire circulaire de la voiture Or dans le r f rentiel voiture cette trajectoire n existe pas il n est donc pas possible de la prendre en compte Toute allusion la vitesse ou la trajectoire de la voiture implique de raisonner dans le r f rentiel Terre Mais dans le r f rentiel Terre c est la force apparente qui n existe pas Choisir un r f rentiel est donc bien un choix exclusif et les deux syst mes ne peuvent coexister Une grave confusion De la confusion des mots la confusion des r f rentiels il ny a qu un pas La force apparente s exerce sur les passagers et les bagages Les passagers et les bagages sont install s dans la voiture La force apparente s exerce do
6. es bagages conservent une trajectoire rectiligne jusqu au moment o la force de guidage leur est communiqu e par contact avec le si ge la porti re ou la carrosserie Si la vitesse est constante si on n glige la gravitation la r sistance de l air et la r sistance au roulement la force de guidage est ce moment l la seule et unique force qui s exerce sur la voiture ses passagers et leurs bagages Telle est la description publi e pour la premi re fois en 1999 dans la revue Formation amp S curit Il n y a rien ajouter rien retrancher rien modifier La trajectoire de la voiture est rectiligne par nature pointill s Pour d vier cette trajectoire le conducteur doit solliciter une force transversale fl che rouge qui s exerce au contact du sol lorsque les roues directrices pivotent c est la force de guidage D s que cette force cesse d agir la trajectoire redevient rectiligne fl che bleue les lois physiques de l automobile www adilca com association adilca www adilca com Le m me vu de l int rieur Dans le r f rentiel voiture les images de la cam ra embarqu e montrent que les passagers et les bagages s animent d un mouvement apparent qui les am ne au contact de la carrosserie C est la seule observation possible La description s arr te l obligatoirement car telles sont les limites de ce r f rentiel Et comme il n y a pas de mouvement sans cause c est dire sans forc
7. nc forc ment aussi sur la voiture Ce syllogisme la conclusion erron e provient de la confusion entre le r f rentiel Terre et le r f rentiel voiture qui sont pourtant deux univers ind pendants Or il est strictement impossible de transposer ou de superposer les descriptions en passant d un syst me l autre cela reviendrait d crire des forces qui n existent pas La force observ e dans la voiture ne peut en aucun cas s exercer sur la voiture les lois physiques de l automobile www adilca com association adilca www adilca com aux cons quences catastrophiques Cette confusion est l origine du concept de force centrifuge dogme fondateur de l esprit s curit routi re Un cheval bon march est cher vraiment tr s cher s oblige t on r p ter dans le monde de l automobile depuis des lustres et de la mani re la plus officielle qui soit pilogue Le concept de force centrifuge rel ve d une double confusion de mots et de r f rentiels M me dans un r f rentiel restreint la force centrifuge n est qu une force fictive sans existence r elle D sormais nul ne l ignore ou n est cens l ignorer Un cheval bon march n est vraiment pas cher du tout Qu on se le dise 51 66 On dit aussi r f rentiel absolu galil en ou inertiel Contrairement une erreur largement r pandue la Terre est un r f rentiel parfaitement galil en donc
8. par exemple les passagers et les bagages ne puisse tre ignor Dans le r f rentiel voiture l exp rimentateur est install dans l habitacle et observe uniquement ce qui se passe l int rieur Attention Tout r f rentiel restreint doit tre consid r comme un syst me isol ind pendant et d nu de toute influence ou r f rence ext rieure tel un espace clos immobile et sans fen tres Autrement dit dans ce genre de r f rentiel l exp rimentateur doit tre priv de tout rep re relatif au mouvement de la voiture C est pourquoi afin d viter que certaines perceptions ou sensations n interf rent avec les ph nom nes observ s le poste d observation id al du r f rentiel voiture se situe devant un cran de t l vision diffusant les images d une cam ra embarqu e Troisi me r gle ne jamais m langer les descriptions Les r f rentiels Terre et voiture sont des ensembles qui ne sont pas sym triques ni m me compl mentaires Par cons quent il est strictement interdit de les permuter ou de les superposer En langage math matique on dit que leur relation est inclusive mais non r ciproque Plus simplement ils sont comme une bouteille et un verre Le contenu du verre loge dans la bouteille mais pas l inverse La contenance du verre ne donne aucun renseignement sur celle de la bouteille Attention donc Une fois les observations faites gare aux conclusions erron es Un exemple m diter
9. pas les m mes limites ni les m mes propri t s le mouvement la vitesse ou la trajectoire d une voiture par exemple ne sont observables que dans le r f rentiel Terre Dans le r f rentiel voiture ces grandeurs n ont pas de sens elles n existent pas Il faut donc savoir ce qu on veut observer et faire le choix en cons quence R sumons le r f rentiel Terre permet de d crire non seulement le mouvement de la voiture mais aussi le mouvement de tout e qu elle contient passagers bagages c est ce qu on appelle un r f rentiel g n ral le r f rentiel voiture se limite aux contours de la carrosserie il ne permet pas de d crire le mouvement de la voiture mais uniquement le mouvement o se qu elle contient passagers bagages c est ce qu on appelle un r f rentiel restreint Deuxi me r gle choisir le bon poste d observation Dans le r f rentiel Terre l exp rimentateur est post quelque part l ext rieur de la voiture Immobile par rapport la Terre il observe non seulement le mouvement de la voiture mais aussi tout ce qui se passe l int rieur Le poste d observation id al du r f rentiel Terre se situe bord d un h licopt re en vol stationnaire au dessus de la route La voiture doit tre quip e d un large toit les lois physiques de l automobile www adilca com association adilca www adilca com transparent ou d couvert de sorte qu aucun ph nom ne affectant
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