PHYS 101 : Question de mi-session n°3 (2026) Mouvement relatif sur un porte-avions en mouvement Un marin nommé Arthur fait des allers-retours en courant sur le pont d'envol d'un porte-avions français qui navigue à une vitesse constante à travers la mer Méditerranée. Arthur court à une vitesse constante par rapport au pont (c'est-à-dire par rapport au navire) de v_r = 4,00 m/s dans la direction parallèle au mouvement du navire (en avant et en arrière le long de la longueur du pont). La vitesse du navire par rapport au sol (Terre) est constante et égale à v_s (inconnue ; à trouver) dans la direction est. Supposons : Le pont est parfaitement droit et aligné avec la direction du navire. Arthur passe le même temps (et parcourt la même distance par rapport au navire) à courir en avant (dans la même direction que le navire) et en arrière (opposé au mouvement du navire). Le GPS (par exemple, d'une montre comme une Garmin Forerunner) enregistre la position et la vitesse d'Arthur par rapport au sol, et non par rapport au navire. Strava enregistre les données suivantes pour l'activité : Distance totale parcourue (mesurée par GPS) : 7,23 km Temps de déplacement : 35 minutes 58 secondes = 2158 s Pace moyen rapporté : 4:58 min/km La trace montre Arthur courant à plusieurs reprises d'avant en arrière (flèches en zigzag inversant la direction), et la progression nette de la trace est vers l'est sur plusieurs kilomètres. Question 1 : Montrez que la vitesse du navire v_s est égale à la vitesse moyenne au sol calculée à partir des données Strava (peu importe la vitesse de jogging d'Arthur par rapport au pont). Question 2 : Calculez la valeur numérique de la vitesse du navire v_s en km/h et en nœuds (1 nœud ≈ 1,852 km/h). Question 3 : Expliquez qualitativement pourquoi la direction du mouvement du navire peut être déduite de la carte Strava comme étant à peu près vers l'est.