Dans un train en marche, la vitesse d'une balle est relative. Emre Baser/Getty Images C'est une bonne question car elle implique le concept de cadres de référence . La réponse rapide est que par rapport à vous, la balle voyagera toujours à la même vitesse. Dans d'autres référentiels, cependant, des choses inattendues peuvent arriver !
Vous avez peut-être entendu parler de la première loi de Newton :
"Chaque corps persiste dans son état de repos ou de mouvement uniforme en ligne droite à moins qu'il ne soit contraint de changer cet état par des forces qui lui sont imprimées."
Nous pourrions reformuler cela un peu et dire qu'un corps en mouvement a tendance à rester en mouvement et qu'un corps au repos a tendance à rester au repos à moins qu'une force extérieure n'agisse dessus.
Imaginez que vous êtes dans un train à grande vitesse parfaitement lisse, se déplaçant à une vitesse uniforme (sans accélérer ni tourner), dans une voiture sans vitres. Vous n'auriez aucun moyen de savoir à quelle vitesse vous allez (ou si vous vous déplaciez du tout). Si vous lancez une balle en l'air, il redescendra directement, que le train soit immobile ou qu'il roule 1, 000 mph. Puisque vous et la balle vous déplacez déjà à la même vitesse que le train, les seules forces agissant sur le ballon sont votre main et la gravité. Ainsi, la balle se comporte exactement comme si vous vous teniez au sol et que vous ne bougeiez pas.
Alors qu'est-ce que cela signifie pour notre arme? Si le pistolet tire des balles à 1, 000 mph, alors la balle s'éloignera toujours du pistolet à 1, 000 mph. Si vous allez à l'avant d'un train qui roule à 1, 000 mph et tirez le pistolet vers l'avant, la balle s'éloignera de vous et du train à 1, 000 mph, comme si le train était arrêté. Mais, par rapport au sol, la balle voyagera à 2, 000 mph, la vitesse de la balle plus la vitesse du train. Donc si la balle touche quelque chose au sol, il va le frapper va 2, 000 mph.
Si vous tirez la balle à l'arrière du train, la balle s'éloignera toujours de vous et le pistolet à 1, 000 mph, mais maintenant la vitesse du train sera soustraite de la vitesse de la balle. Par rapport au sol, la balle ne bougera pas du tout, et il tombera directement au sol.
Ce qui est vrai pour les balles, cependant, n'est pas vrai de certaines autres choses que vous pourriez « tirer » depuis l'avant du train. Un bon exemple est les ondes sonores . Si vous allumez la chaîne stéréo dans votre salon, les ondes sonores "sortent" du haut-parleur à la vitesse du son - quelque chose comme 700 mph. Les ondes se propagent dans l'air à cette vitesse fixe, et ils ne peuvent pas aller plus vite. Donc si vous mettez un haut-parleur à l'avant du 1, train de 000 mph, les ondes sonores ne quitteront pas le train à 1, 700 mph. Ils ne peuvent pas aller plus vite que la vitesse du son. C'est la raison pour laquelle les avions voyageant plus vite que la vitesse du son créent des bangs soniques.
