Ça bouge ! Position, vitesse et trajectoire d'un objet

Imagine : tu es assis dans un train, bien tranquille sur ton siège. Tu regardes ton ami en face de toi : il ne bouge pas. Pourtant, si tu regardes par la fenêtre, les arbres, eux, semblent filer à toute vitesse ! Alors... est-ce que tu bouges ou est-ce que tu es immobile ? La réponse est surprenante : ça dépend de qui regarde ! C'est exactement ce que nous allons découvrir aujourd'hui.

La leçon pas à pas

1. Le référentiel : par rapport à quoi je regarde ?

Pour dire si un objet bouge ou non, il faut d'abord choisir un point de repère fixe : c'est le référentiel.

• Par rapport au train (référentiel train), ton ami est immobile.
• Par rapport au sol (référentiel sol), ton ami bouge très vite avec le train !

→ Un même objet peut être en mouvement pour l'un et immobile pour l'autre. Tout dépend du référentiel choisi. On dit alors que le mouvement est relatif.

Exemple 1 : Tu marches dans un bus qui roule. Par rapport au conducteur (référentiel bus), tu avances doucement. Par rapport à un piéton sur le trottoir (référentiel sol), tu vas beaucoup plus vite car le bus t'emporte aussi !

2. La position : où se trouve l'objet ?

La position, c'est l'endroit où se trouve l'objet à un moment précis, par rapport au référentiel. Par exemple : « Le ballon est à 3 mètres du but. »

Quand l'objet change de position au cours du temps, il est en mouvement. S'il garde toujours la même position, il est au repos (immobile).

3. La trajectoire : quel chemin suit l'objet ?

La trajectoire, c'est la ligne que dessine l'objet quand il se déplace. Il en existe trois types principaux :

• Rectiligne : une ligne droite (une bille qui roule sur une règle).
• Circulaire : un cercle (une aiguille d'horloge, un cheval de manège).
• Curviligne : une courbe quelconque (un ballon lancé en cloche).

Exemple 2 : La Lune tourne autour de la Terre : sa trajectoire est circulaire (par rapport à la Terre).

4. La vitesse : à quelle allure ?

La vitesse indique si l'objet va vite ou lentement. On la calcule ainsi :

Exemple 3 : Tu parcours 100 mètres en 20 secondes. Vitesse = 100 ÷ 20 = 5 mètres par seconde (m/s).

Si la vitesse ne change pas, le mouvement est uniforme. Si elle augmente, il est accéléré ; si elle diminue, il est ralenti.

À retenir

• Le référentiel est l'objet fixe qui sert de point de repère : le mouvement est relatif (il dépend du référentiel).
• La position dit où est l'objet ; s'il en change, il est en mouvement.
• La trajectoire est le chemin suivi : rectiligne, circulaire ou curviligne.
• La vitesse = distance ÷ durée. Elle dit si l'objet va vite ou lentement.

★ Pour aller plus loin

Sais-tu que la Terre file autour du Soleil à environ 30 kilomètres par seconde ? En lisant cette phrase, tu as déjà parcouru des centaines de kilomètres dans l'espace ! Pourtant, tu ne le sens pas du tout, car par rapport à ta chaise, tu es parfaitement immobile. C'est toute la magie du référentiel.

Les scientifiques utilisent souvent des unités différentes. Sur la route, on mesure la vitesse en kilomètres par heure (km/h). Pour convertir des m/s en km/h, on multiplie par 3,6. Ainsi, 10 m/s font 36 km/h : c'est à peu près la vitesse d'un très bon sprinteur !

Enfin, une question amusante a occupé Galilée puis Einstein : existe-t-il un référentiel absolument immobile dans l'Univers ? La réponse est non ! Tout bouge par rapport à autre chose. C'est pour cela qu'on dit que le mouvement est toujours relatif.

Sources pour creuser

Livres :

• L'espace (collection « Mes p'tites questions »), éditions Milan.
• Le mouvement dans la collection « La Grande Imagerie », éditions Fleurus.

Vidéos / chaînes YouTube francophones :

• Chaîne « C'est pas sorcier » : rechercher « C'est pas sorcier vitesse » ou les épisodes sur les transports et le mouvement.
• Chaîne « Il était une fois... la Vie / les Découvreurs » pour Galilée et les débuts de la science du mouvement.

Ressources institutionnelles :

• Lumni.fr : rubrique Sciences & Technologie, cycle 3 — rechercher « mouvement et vitesse ».
• education.gouv.fr : programmes officiels de Sciences et Technologie du cycle 3.