Caractériser un mouvement uniforme
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- Savoir identifier un mouvement uniforme.
- Calculer la valeur de la vitesse.
Niveau préconisé : 5e
Dans un mouvement uniforme :
- les distances parcourues pendant des durées égales sont égales ;
- la valeur de la vitesse est constante ;
- la direction et le sens de la vitesse peuvent changer dans le cas d'un mouvement circulaire ;
- la vitesse se calcule avec la relation
.
On peut caractériser le mouvement d'un objet en l'étudiant à l'aide d'une chronophotographie ou d'un logiciel de pointage vidéo (Avistep, Aviméca, Pymécavidéo, etc.).
Les chronophotographies et les logiciels de pointage vidéo permettent de déterminer :
- la trajectoire d'un objet en mouvement ;
- la vitesse d'un objet en mouvement.
La vitesse est représentée par une flèche dont la longueur représente la valeur (en km/h ou en m/s).
On étudie la chronophotographie d'une moto pour caractériser son mouvement.
Chronophotographie du
mouvement d'une moto
D'après la chronophotographie :
- la trajectoire est une droite : le mouvement est donc rectiligne.
- les distances parcourues pendant des intervalles de temps égaux sont égales : la vitesse est donc constante.
On peut donc dire que le mouvement est uniforme.
On étudie le pointage vidéo des positions de la Terre par rapport au Soleil pour caractériser son mouvement.
On lance un film qui montre les révolutions de la Terre et de Mars autour du Soleil, puis on clique image par image sur les positions de l'une ou des deux planètes.
Pointage vidéo des
positions de la Terre par rapport au Soleil tous les
25 jours
Chaque croix indique une position de la Terre.
La succession des points forme un cercle : le mouvement est donc circulaire.
Les distances parcourues en 25 jours sont les mêmes : la vitesse est donc constante.
La révolution de la Terre autour du Soleil est donc un mouvement circulaire uniforme.
Le logiciel permet d'obtenir une représentation de la vitesse pour chaque pointage.
Vitesse de la Terre au
cours de sa révolution autour du Soleil
La vitesse est représentée par une flèche rouge tangente à la trajectoire (la tangente à un cercle en un point est la droite perpendiculaire au rayon en ce point).
Sa direction et son sens changent au cours du temps.
La longueur de la flèche est toujours la même puisque la vitesse est constante.
| Planète |
Vitesse de
révolution (en km/h) |
| Mercure | 172 800 |
| Vénus | 126 000 |
| Terre | 104 400 |
| Mars | 86 400 |
| Jupiter | 46 800 |
| Saturne | 36 000 |
| Uranus | 25 200 |
| Neptune | 18 000 |
.
avec :
- d la distance parcourue par l'objet ;
- t le temps mis par l'objet pour parcourir cette distance.
- Si d est exprimée en kilomètres et t en heures, la vitesse sera exprimée en km/h.
- Si d est exprimée en mètres et t en secondes, la vitesse sera exprimée en m/s.
- Une personne marche en moyenne à 4 km/h.
- Une voiture roule à 130 km/h sur l'autoroute.
- Un avion vole à 1000 km/h.
- La station spatiale internationale tourne à 27 600 km/h autour de la Terre.
- Exploitation d'une chronophotographie.
Marche de
l'homme, 1886
Etienne Jules Marey a inventé la chronophotographie en 1882. Sur celle-ci, on voit que les distances parcourues sont égales entre chaque photographie prise à intervalle égal : l'homme marche à vitesse constante. Son mouvement est uniforme.
La connaissance de la durée t et de la longueur d du parcours permettrait de connaitre la vitesse v du marcheur. - Calcul de la vitesse d'un marcheur.
On s'intéresse à une personne qui parcourt 18 km en marchant pendant 4 h.
Sa vitesse est
.
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