Nous expliquons ce qu’est un système de référence en physique, à quoi il sert et ses différentes conceptions en mécanique classique et relativiste.
Qu’est-ce qu’un système de référence ?
Lorsque nous parlons d’un système de référence, nous nous référons généralement à un ensemble de conventions dont un observateur a besoin, au sein d’un système physique mécanique, pour pouvoir mesurer la position et d’autres quantités physiques d’un objet à l’étude.
Cela signifie qu’un système de référence est le contexte nécessaire pour comprendre les dimensions et les orientations d’un objet . Par exemple, si nous regardons une photo d’un os de dinosaure, il est impossible de savoir quelle est sa taille si nous manquons d’ échelle . C’est pourquoi des règles ou des objets sont placés à côté, pour établir une comparaison. Ce dernier est un modèle de référence pour la taille.
Cependant, l’appréciation de ce concept en physique dépend de la perspective spécifique à partir de laquelle il est étudié :
- En mécanique classique. Le système de référence est compris comme le système de coordonnées orthogonales avec lequel nous pouvons étudier un espace euclidien, comme cela se produit en géométrie analytique . Par exemple, les axes de coordonnées qui composent les méridiens et les parallèles avec lesquels nous organisons imaginairement notre planète , permettent la construction d’un système de référence global que nous connaissons aujourd’hui sous le nom de GPS ( Global Positioning System ) et qui utilise ces lignes imaginaires comme référence. pour localiser un point à l’intérieur du globe.
- En mécanique relativiste. Par système de référence, nous entendons les coordonnées spatio-temporelles qui identifient tout événement physique d’intérêt, basées sur quatre vecteurs de référence orthonormés : trois spatiaux (hauteur, longueur , profondeur) et un temporel ( temps ).
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Exemple de système de référence
Un exemple simple et classique pour comprendre l’utilisation des systèmes de référence provient d’ un vaisseau spatial qui décolle de la surface de la Terre .
Pour ceux qui l’observent depuis la surface, le navire monte et disparaît rapidement de la vue, paraissant de plus en plus petit à mesure qu’il s’éloigne. Au lieu de cela, pour le pilote, c’est la Terre qui est laissée derrière , s’éloignant du navire et devenant plus petite à mesure qu’elle est laissée derrière. Pour les deux, ce mouvement sera rapide et linéaire.
Mais pour un troisième spectateur sur la Lune , le mouvement de la fusée peut sembler lent et lointain , minime, à peine survenu, et ne prendra de la vitesse qu’à mesure qu’il s’en approchera sur sa trajectoire. Cette différence est due au fait qu’un système de référence différent est utilisé dans chaque cas.
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