Le référentiel : immobile… ou pas ?
Deux satellites se suivent sur la même orbite, à la même allure. Depuis le premier, la caméra filme le second : il ne bouge pas d’un pixel, comme suspendu dans le vide. Au même instant, un télescope posé sur Terre voit les deux traverser le ciel à 7,7 km/s. Immobile ET en mouvement ? Les deux sont vrais — change de poste d’observation, et regarde.
L'essentiel
Dire si un objet bouge dépend d'où on le regarde : cet objet d'observation s'appelle le référentiel. Deux satellites qui filent côte à côte à la même allure sont immobiles l'un par rapport à l'autre, alors qu'ils foncent par rapport à la Terre. Le réflexe du brevet : avant d'écrire « il est en mouvement » ou « il est immobile », toujours préciser par rapport à quel référentiel.
L'idée à retenir
Un mouvement n’a de sens que par rapport à un référentiel : l’objet (ou le repère) depuis lequel on observe. Le mouvement est relatif : un même corps peut être décrit comme immobile dans un référentiel et comme en mouvement dans un autre — et les deux descriptions sont correctes en même temps. Avant de décrire un mouvement, on choisit donc TOUJOURS son référentiel (au collège, le plus courant est le référentiel terrestre, lié au sol).
Comment ça marche, étape par étape
- Plan ① — Tu es à bord du satellite A. Ta caméra filme ton voisin, le satellite B, qui suit la même orbite à la même allure : la distance entre vous ne change pas, il reste figé au centre du viseur. Dans le référentiel du satellite A, le satellite B est IMMOBILE. Seul indice qu’il se passe quelque chose : la Terre, elle, défile lentement en contrebas…
- Plan ② — Le MÊME instant, vu du sol. Depuis l’observatoire, on voit les deux satellites filer ensemble dans le ciel ; dans un référentiel lié au centre de la Terre, ils avancent à ≈ 7,7 km/s le long de leur trajectoire : une orbite (un cercle autour de la Terre) — leurs flèches de vitesse sont tangentes à ce cercle. Immobile pour l’un, en mouvement pour l’autre : aucune contradiction. C’est le référentiel choisi qui décide de la description — voilà pourquoi on l’annonce toujours en premier.
Comprendre
En 3e, on rassemble tout ce qu'on sait sur le mouvement, et le point de départ de toute description est le référentiel. Le référentiel est l'objet, ou le repère, depuis lequel on décide de regarder : le sol, un véhicule, un satellite. On le choisit d'abord, puis seulement ensuite on décrit le mouvement.
Pourquoi est-ce si important ? Parce que le mouvement est relatif : un même objet peut être décrit comme immobile depuis un référentiel et comme en mouvement depuis un autre, et les deux descriptions sont correctes en même temps. Prenons deux satellites qui se suivent sur la même orbite, à la même allure : un capteur du premier satellite « voit » le second toujours à la même distance, donc immobile par rapport à lui ; mais depuis la Terre, un télescope les voit tous les deux traverser le ciel à grande vitesse.
De la même façon, deux voitures qui roulent côte à côte sur l'autoroute exactement à la même vitesse sont immobiles l'une par rapport à l'autre (un passager de l'une voit l'autre « figée » à côté de lui), alors qu'elles avancent par rapport à la route. Le référentiel le plus courant au collège est le référentiel terrestre, lié au sol : c'est celui qu'on choisit par défaut quand on décrit une voiture, un piéton ou un avion vus depuis la Terre. Le réflexe attendu au brevet est simple mais décisif : ne jamais qualifier un mouvement sans avoir précisé le référentiel choisi. « Immobile » ou « en mouvement » ne sont jamais des propriétés absolues de l'objet : ce sont des descriptions relatives à un référentiel.
Le cours
Décrire un mouvement commence toujours par le choix d'un référentiel : l'objet ou le repère depuis lequel on observe. Ce choix n'est pas un détail, car le mouvement est une notion relative. Un même corps peut être immobile dans un référentiel et en mouvement dans un autre.
Le référentiel le plus employé au collège est le référentiel terrestre, lié au sol et à la Terre ; on peut aussi choisir un référentiel lié à un véhicule (l'habitacle d'une voiture, un wagon) ou à un autre objet. Quand deux objets se déplacent exactement de la même façon (même vitesse, même sens), ils sont immobiles l'un par rapport à l'autre : c'est le cas de deux satellites qui se suivent sur la même orbite, ou de deux voitures roulant côte à côte à la même vitesse sur l'autoroute. Pourtant, dans le référentiel terrestre, ils sont bien en mouvement.
Ces exemples montrent qu'aucun objet n'est « immobile dans l'absolu » : l'immobilité, comme le mouvement, se dit toujours par rapport à un référentiel. Au brevet, on attend donc un réflexe systématique : préciser le référentiel avant de décrire, puis rester cohérent avec ce choix dans toute la description. Ce cadre commun (référentiel d'abord) prépare l'étude de la trajectoire et de la vitesse, qui dépendent elles aussi du référentiel choisi.
Vois cette notion fonctionner : la scène animée, plan par plan →
Les erreurs fréquentes
- Un objet est soit immobile, soit en mouvement : c'est une propriété absolue de l'objet.
- Le mouvement est relatif : un même objet peut être immobile dans un référentiel et en mouvement dans un autre. Il faut toujours préciser le référentiel avant de conclure.
- Le référentiel, c'est forcément le sol ou la Terre.
- Le référentiel terrestre est le plus courant, mais on peut en choisir d'autres (un véhicule, un satellite). La description du même mouvement change selon le référentiel choisi.
- Deux voitures qui roulent à la même vitesse sur l'autoroute sont immobiles.
- Elles sont immobiles l'une par rapport à l'autre, mais en mouvement par rapport à la route. « Immobile » n'a de sens que par rapport à un référentiel donné.
Tu maîtrises la notion si…
- Définir un référentiel comme l'objet ou le repère par rapport auquel on décrit un mouvement.
- Expliquer sur un exemple qu'un même objet peut être immobile dans un référentiel et en mouvement dans un autre (relativité du mouvement).
- Avoir le réflexe de préciser le référentiel choisi avant de qualifier un mouvement d'immobile ou en mouvement.
Vérifie que tu as compris
Deux satellites se suivent sur la même orbite, à la même allure. Par rapport au premier satellite, le second est…
Réponse immobile
Comme ils vont à la même allure, la distance entre eux ne change pas : le second est immobile par rapport au premier. Dans un référentiel lié au centre de la Terre, en revanche, les deux satellites sont bien en mouvement : le mouvement est relatif.
Pourquoi faut-il toujours préciser le référentiel avant de décrire un mouvement ?
Réponse parce que le mouvement est relatif : un objet peut être immobile dans un référentiel et en mouvement dans un autre
« Immobile » ou « en mouvement » ne sont pas des propriétés absolues : elles dépendent du référentiel d'observation. Préciser le référentiel est donc le premier réflexe pour décrire un mouvement.
Tu es assis dans un TGV qui roule à allure régulière. Par rapport à ton siège tu es immobile. Par rapport au sol (référentiel terrestre), tu es…
Réponse en mouvement
Le mouvement est relatif : par rapport au siège (le référentiel du wagon) tu ne bouges pas, mais par rapport au sol tu avances avec le train. Un même corps est donc immobile dans un référentiel et en mouvement dans un autre.
S'entraîner sur cette notion
La scène s'anime pas à pas, la mascotte t'explique, puis tu t'entraînes. Gratuit pour commencer.
Ouvrir cette scène dans Azulma →Les quatre étapes pour maîtriser cette notion
Avant de décrire un mouvement : choisir le référentiel.
Regarde le coin de l’image : la vue est filmée DEPUIS le satellite A — c’est lui, le référentiel, l’objet depuis lequel on observe. Sans ce choix, « immobile » ou « en mouvement » ne veut rien dire : la première étape d’une description est toujours de préciser le référentiel.
Un même satellite : immobile ET en mouvement. Les deux sont vrais.
Le référentiel est l’objet depuis lequel on observe. Depuis le satellite A (qui suit la même orbite à la même allure), la distance jusqu’à B ne change pas : B est immobile par rapport à A. Depuis la Terre, B traverse le ciel à grande vitesse : il est en mouvement par rapport au sol. Le mouvement est relatif : les deux descriptions sont correctes en même temps, chacune dans son référentiel.
Immobile par rapport à A, en mouvement par rapport à la route.
Les deux voitures roulent exactement à la même vitesse, côte à côte. Dans le référentiel de la voiture A (panneau cyan), la voiture B reste figée dans la vitre : elle est immobile. Dans le référentiel terrestre (panneau ambre, la route), B avance à toute allure devant le lampadaire fixe : elle est en mouvement. Même instant, deux référentiels, deux réponses justes.
« Immobile » n’a de sens que par rapport à un référentiel.
La phrase « le lampadaire est immobile » n’est pas vraie dans tous les cas : elle oublie d’annoncer le référentiel. Par rapport au sol, le lampadaire est bien immobile. Mais par rapport à une voiture qui passe, il défile vers l’arrière : il est en mouvement dans ce référentiel. Verdict : ça dépend — un mouvement se décrit toujours par rapport à un référentiel précisé.
Dans le même chapitre
Voir tout le chapitre « Décrire un mouvement : vitesse et trajectoire » →