Physique-Chimie — Seconde
Description du mouvement — Seconde Physique
Référentiel, trajectoire, vecteur vitesse et accélération. Comment décrire et analyser le mouvement d'un objet.
Par ProfBot
Description du mouvement — Seconde Physique
🎯 Objectif : Savoir décrire le mouvement d'un objet : trajectoire, vitesse, accélération.
1. Référentiel
Le mouvement est relatif : il dépend du point d'observation.
Un référentiel est un objet de référence + un repère (système de coordonnées) + une horloge.
Référentiels usuels :
- Terrestre : lié à la Terre (physique quotidienne)
- Géocentrique : centre de la Terre (mouvements des satellites)
- Héliocentrique : centre du Soleil (planètes)
💡 Le mouvement d'un même objet est différent selon le référentiel choisi.
2. Trajectoire
La trajectoire est l'ensemble des positions successives de l'objet au cours du temps.
Types de trajectoires :
- Rectiligne : en ligne droite
- Curviligne : courbe quelconque
- Circulaire : arc de cercle
- Parabolique : sous l'effet de la pesanteur seule
3. Vecteur position et déplacement
Dans un repère (O, x, y) :
Position : OM⃗ = (x ; y)
Déplacement : Δr⃗ = r⃗₂ - r⃗₁
4. Vitesse
Vitesse moyenne
v_moy = d / Δt [m/s]
d = distance parcourue (m)
Δt = durée (s)
Conversion : 1 m/s = 3,6 km/h → pour convertir : × 3,6
Vecteur vitesse instantanée
Le vecteur vitesse en un point est tangent à la trajectoire, dans le sens du mouvement.
‖v‖ = distance / durée sur un intervalle très court
5. Types de mouvement
| Type | Vitesse | Trajectoire |
|---|---|---|
| Rectiligne uniforme (MRU) | Constante | Droite |
| Rectiligne accéléré | Augmente | Droite |
| Rectiligne décéléré (freiné) | Diminue | Droite |
| Circulaire uniforme | Constante en norme | Cercle |
6. Accélération
L'accélération mesure la variation de vitesse par unité de temps :
a = Δv / Δt [m/s²]
Δv = v_finale - v_initiale
a > 0: accélération (vitesse augmente)a < 0: décélération (vitesse diminue)a = 0: vitesse constante (MRU)
7. Enregistrement du mouvement — chronophotographie
La chronophotographie enregistre la position d'un objet à intervalles de temps réguliers T.
Calcul de la vitesse au point Mᵢ :
v(Mᵢ) ≈ M(i-1)M(i+1) / (2T)
Observation des intervalles :
- Espacés régulièrement → MRU
- Espacés croissants → accélération
- Espacés décroissants → décélération
8. Exemple complet
Une voiture parcourt 120 km en 1h30min.
v_moy = 120 km / 1,5 h = 80 km/h = 80/3,6 ≈ 22,2 m/s
Une balle tombe : à t=0 v=0 m/s, à t=2s v=20 m/s.
a = (20 - 0) / 2 = 10 m/s² (≈ g, accélération de la pesanteur)
📝 Exercices
- Un cycliste parcourt 36 km en 1h30. Calculer sa vitesse moyenne en km/h et en m/s.
- Une voiture passe de 0 à 108 km/h en 6 s. Calculer son accélération.
- Sur une chronophotographie (T = 0,04 s), on mesure M₀M₁ = 2 cm, M₁M₂ = 2 cm, M₂M₃ = 2 cm. Quel type de mouvement ?
- Convertir 15 m/s en km/h.
✅ À retenir
v_moy = d / Δt [m/s]
a = Δv / Δt [m/s²]
1 m/s = 3,6 km/h
MRU → v constante → a = 0
Vecteur vitesse : tangent à la trajectoire