Elle se trouve dans le référentiel terrestre.
Dans le référentiel terrestre, la balle a une trajectoire curviligne (parabolique) mais dans le référentiel vélo, elle a une trajectoire rectiligne.
D'après cette chronophotographie, quelle est la nature du mouvement de la balle de tennis dans le référentiel terrestre ? Son mouvement est rectiligne et accéléré.
Les caractéristiques du mouvement de projectile
À l'horizontale, le projectile se déplace à vitesse constante, comme dans le mouvement rectiligne uniforme (MRU), alors qu'à la verticale, l'objet se déplace en fonction de l'accélération gravitationnelle: il agit donc comme un corps en chute libre.
La trajectoire de la balle est une portion de parabole d'équation : le joueur frappe la balle lorsqu'elle se trouve à 2,4 m du sol. Son bras est tendu vers le haut. Il lui induit un vecteur vitesse de 7 mètres par seconde ayant un angle de -20° par rapport à l'horizontal.
Une balle est lancée vers le haut. Comme la balle n'est soumise qu'à son poids, c'est un mouvement de chute libre. Son mouvement comporte deux phases : la phase de montée au cours de laquelle le mouvement est ralenti, et la phase de descente au cours de laquelle le mouvement est accéléré.
Dans le référentiel de la balle, l'air a donc une vitesse - . De plus, la rotation de la balle va entraîner l'air, l'accélérant en dessous, et le ralentissant en dessus. D'après la loi de Bernoulli, cela crée donc une différence de pression, dont il résulte une force : l'effet Magnus.
Pour étudier le mouvement d'un objet, il faut :
une référence appelée référentiel par rapport auquel on repère les positions de l'objet en mouvement ; un chronomètre pour associer les positions de l'objet au temps. On déclenche le chronomètre quand le mouvement débute, pour des raisons de simplicité.
La trajectoire d'un point d'un système est l'ensemble des positions successives occupées par ce point au cours du temps. La trajectoire dépend du référentiel choisi.
La nature du mouvement
Selon la manière dont varie la vitesse d'un corps, on distingue trois types de mouvements : Si la vitesse augmente, le mouvement est dit accéléré. Si la vitesse est constante, le mouvement est dit uniforme. Si la vitesse diminue, le mouvement est dit ralenti.
Conclure sur la nature uniforme du mouvement
On conclut sur la nature du mouvement à partir de la pente : Si la pente est positive, la vitesse augmente. Si la pente est négative, la vitesse diminue. Si la pente est nulle, la vitesse est uniforme.
Autrement dit, on se fixe un référentiel d'étude. Cela consiste à étudier le mouvement des corps par rapport à un objet de référence (un solide dans la pratique) que l'on considère immobile. À partir dudit objet, on définira un repère d'étude : une origine ainsi qu'un ou plusieurs axes (études 1D, 2D ou 3D).
Le choix du référentiel est libre. N'importe quel solide peut servir de référentiel, cependant il est préférable de choisir le référentiel pour lequel la trajectoire du point (ensemble des positions successives au cours du temps) est la plus simple (une droite, un cercle ou une courbe mathématiquement modélisable).
Le référentiel terrestre est le référentiel le plus utilisé : il est centré en un point de la Terre, et ses axes sont liés à la rotation terrestre : un homme « immobile » est donc fixe dans le référentiel terrestre.
Un référentiel est un lieu ou un objet par rapport auquel on étudie le mouvement d'un objet. Le mouvement d'un objet dépend du référentiel choisi.
Le référentiel terrestre est un référentiel centré sur le centre de masse de la Terre et dont les trois axes sont liés au globe terrestre. Ce référentiel est en mouvement de rotation pure dans le référentiel géocentrique. Il est parfois aussi appelé référentiel du laboratoire.
Le référentiel géocentrique se distingue du référentiel terrestre, dont l'origine est prise au centre de la Terre, mais dont les axes sont attachés au globe terrestre.
Pour l'étude du mouvement d'un cycliste, on choisit le référentiel géocentrique (centré sur la Terre).
Quelques exemples de systèmes en translation rectiligne : Une voiture qui circule sur une route en ligne droite. Une nacelle de grande roue. Une cabine de téléphérique.
Une trajectoire circulaire est un chemin que prend l'objet en mouvement et qui a la forme d'un cercle.
Si une balle de tennis et une balle de golf rebondissent, la balle de tennis rebondira plus haut que la balle de golf car la balle de tennis contient de l'air sous pression, ce qui lui impose d'utiliser moins d'énergie pour se déformer et il lui reste plus d'énergie pour le rebond. .
Un aspect "poilu"
Mais alors pourquoi ont-elles un aspect poilu ? Tout simplement parce que le feutre qui recouvre le caoutchouc des balles permet de mieux rebondir sur les courts. C'est d'ailleurs pour cette raison que les joueurs de tennis prennent autant de temps pour bien les choisir avant de servir.
Le lancer de balle doit être soutenu par un bras porteur quasi tendu sans flexion du poignet, permettant de gagner en précision. Tenez la balle davantage au niveau de vos doigts. Il sera essentiel de conserver le bras libre le plus droit et tendu possible une fois la balle en l'air.