Physique-Chimie — Seconde
Mouvement et interaction — Seconde Physique
Description du mouvement, référentiel, trajectoire, vitesse et interaction gravitationnelle.
Par ProfBot
Mouvement et interaction — Seconde Physique-Chimie
🎯 Objectif : Décrire le mouvement d'un objet et comprendre les interactions.
1. Référentiel
Le mouvement d'un objet est toujours défini par rapport à un référentiel (solide de référence + horloge).
Exemples de référentiels :
- Référentiel terrestre : lié à la Terre (usage courant)
- Référentiel géocentrique : lié au centre de la Terre (mouvements des satellites)
- Référentiel héliocentrique : lié au Soleil (mouvements des planètes)
💡 Le même objet peut être en mouvement dans un référentiel et au repos dans un autre !
2. Description du mouvement
Trajectoire : ensemble des positions successives d'un objet
- Rectiligne, circulaire, parabolique, quelconque…
Vecteur vitesse : tangent à la trajectoire, dans le sens du mouvement.
Types de mouvements :
- Rectiligne uniforme (MRU) : vitesse constante, trajectoire droite
- Rectiligne accéléré : vitesse croissante
- Rectiligne décéléré : vitesse décroissante
- Circulaire uniforme : vitesse constante en norme, trajectoire circulaire
3. Vitesse
Vitesse moyenne :
v_moy = distance / durée = d / t [m/s]
Conversion : v (km/h) = v (m/s) × 3,6
Vitesse instantanée : vitesse à un instant précis (lecture sur compteur, speedomètre).
4. Exemple numérique
Une voiture parcourt 180 km en 2 h.
v_moy = 180/2 = 90 km/h = 90/3,6 = 25 m/s
5. Interactions
Une interaction est une action mutuelle entre deux objets.
Types d'interactions :
- Contact : frottements, réaction normale, tension d'un fil
- À distance : gravitation, électromagnétisme
Troisième loi de Newton (actions réciproques) :
F⃗(A sur B) = -F⃗(B sur A)
- Même norme
- Même direction
- Sens opposés
- Appliquées sur deux objets différents
6. Interaction gravitationnelle
Loi de la gravitation universelle (Newton) :
F = G × m₁ × m₂ / d²
G = 6,67 × 10⁻¹¹ N·m²·kg⁻²
m₁, m₂ : masses (kg)
d : distance entre les centres (m)
F : force en Newtons (N)
Caractéristiques :
- Toujours attractive
- Diminue avec le carré de la distance
- Augmente avec les masses
7. Le poids
Le poids d'un objet = force gravitationnelle exercée par la Terre sur cet objet.
P = m × g
g ≈ 9,81 m/s² (intensité de la pesanteur)
Valeurs de g :
- Terre : g ≈ 9,81 m/s²
- Lune : g_lune ≈ 1,62 m/s²
- Mars : g_mars ≈ 3,72 m/s²
Masse (kg) ≠ Poids (N) ! La masse est une propriété intrinsèque (invariante). Le poids dépend de g.
8. Premier principe de Newton (inertie)
Un objet reste en mouvement rectiligne uniforme ou au repos si la somme des forces qui lui sont appliquées est nulle.
ΣF⃗ = 0⃗ ⟺ v⃗ = constante
Conséquence : un objet en MRU ne nécessite pas de force pour continuer → l'inertie maintient son mouvement.
📝 Exercices
- Un cycliste parcourt 30 km en 1h30. Vitesse moyenne en km/h et en m/s ?
- Deux objets : m₁=5 kg, m₂=10 kg, d=2 m. Force gravitationnelle ?
- Masse d'un astronaute = 80 kg. Son poids sur Terre ? Sur la Lune ?
- Une voiture roule à vitesse constante sur route droite. Quelle est la résultante des forces ?
- Calculer le poids d'un objet de 500 g sur Terre et sur Mars.
✅ À retenir
Mouvement relatif au référentiel choisi
v_moy = d/t (m/s ou km/h ; × 3,6 pour convertir)
P = mg (poids, Newtons) m en kg, g = 9,81 m/s²
Masse ≠ Poids (poids varie selon la planète)
F = Gm₁m₂/d² (gravitation)
ΣF⃗ = 0 ⟺ MRU ou repos (inertie)