Le mouvement d'un objet
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Objectif
Décrire le mouvement d'un mobile.
1. La relativité du mouvement
On étudie un mouvement par rapport à un
objet ; cet objet s’appelle le
référentiel.
Exemple :
On étudie un voyageur assis dans un train en mouvement à la vitesse de 75 km/h.
Par rapport au train, le voyageur est immobile ; sa trajectoire est réduite à un point et sa vitesse est nulle.
Par rapport au paysage, le voyageur est en mouvement à la vitesse du train, soit 75 km/h.
On étudie un voyageur assis dans un train en mouvement à la vitesse de 75 km/h.
Par rapport au train, le voyageur est immobile ; sa trajectoire est réduite à un point et sa vitesse est nulle.
Par rapport au paysage, le voyageur est en mouvement à la vitesse du train, soit 75 km/h.
2. Les caractéristiques du mouvement d'un objet
a. La trajectoire de l'objet
La trajectoire est l’ensemble des positions
successives prises par l’objet au cours de
son mouvement.
Il existe différents types de trajectoires,
selon la forme de la courbe décrite par
l’objet en mouvement.- Si l'objet se déplace sur
une droite ou un segment de droite,
sa trajectoire est dite rectiligne.
Exemple : Trajectoire d’une fusée au début de son lancement.
- Si l'objet se déplace sur un cercle,
sa trajectoire est dite circulaire.
Exemple : Trajectoire des aiguilles d’une montre.
b. La vitesse de l'objet
La vitesse moyenne v est le quotient
de la distance parcourue d par la
durée du parcours t :
avec :
- v en mètres par seconde (m/s ou m·s–1) ;
- d en mètres (m) ;
- t en secondes (s).
Quand tous les points de l’objet ont la
même vitesse, on parle de vitesse de
l’objet.
Exemple :
Tous les points d’une voiture en mouvement ont la même vitesse : on parle alors de la vitesse v de la voiture.
Tous les points d’une voiture en mouvement ont la même vitesse : on parle alors de la vitesse v de la voiture.
Contre-exemple :
Les points de l’aiguille des minutes d’une montre n’ont pas tous la même vitesse : un point proche du centre va moins vite qu’un point placé à la périphérie ; ils ont en revanche tous la même vitesse angulaire (ils décrivent tous le même angle en 1 seconde).
Les points de l’aiguille des minutes d’une montre n’ont pas tous la même vitesse : un point proche du centre va moins vite qu’un point placé à la périphérie ; ils ont en revanche tous la même vitesse angulaire (ils décrivent tous le même angle en 1 seconde).
La vitesse instantanée d’un objet
est sa vitesse à un
instant précis.
Exemple :
La vitesse donnée par un compteur de voiture donne la vitesse instantanée de la voiture à un instant précis.
Au cours d’un voyage, un conducteur roule à une vitesse moyenne de 60 km·h–1 ; sa vitesse instantanée a toutefois pu être de 50 km·h-1 en ville ou bien de 130 km·h–1 sur autoroute.
La vitesse donnée par un compteur de voiture donne la vitesse instantanée de la voiture à un instant précis.
Au cours d’un voyage, un conducteur roule à une vitesse moyenne de 60 km·h–1 ; sa vitesse instantanée a toutefois pu être de 50 km·h-1 en ville ou bien de 130 km·h–1 sur autoroute.
3. Les différents types de mouvements
Il existe différents types de mouvements, qui
dépendent de la variation de la vitesse.
Le mouvement d’un solide est :
Le mouvement d’un solide est :
- uniforme lorsque sa vitesse reste constante pendant toute la durée du déplacement.
- accéléré lorsque la vitesse augmente au cours du déplacement.
- ralenti lorsque la vitesse diminue au cours du déplacement.
Exemples :
- La vitesse d’un point d’une aiguille d’une montre est constante : son mouvement est donc uniforme.
- Lors de la phase de démarrage d’un véhicule, le mouvement est accéléré car sa vitesse augmente.
- Lors de la phase de freinage d'un véhicule, le mouvement est ralenti car sa vitesse diminue.
L'essentiel
Décrire le mouvement d’un mobile
c’est :
- indiquer son référentiel ;
- indiquer sa trajectoire (rectiligne, circulaire…) par rapport au référentiel ;
- indiquer son type, selon sa vitesse (uniforme, ralenti ou accéléré) ;
- éventuellement donner sa vitesse moyenne ou sa vitesse instantanée.
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