Fiche de cours

Les mouvements : la vitesse

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Objectifs
  • Décrire un mouvement.
  • Appréhender la notion de mesure de la valeur de la vitesse d’un objet.
  • Connaître les unités et ordres de grandeur de la vitesse.
Points clés
  • La vitesse d’un objet correspond à la distance parcourue par cet objet en un temps donné.
  • Elle est généralement exprimée en km/h mais peut aussi être exprimée en m/s.
  • La vitesse d’un objet peut être constante, on dit alors que le mouvement est uniforme.
  • Si elle augmente, on dit que le mouvement est accéléré.
  • Si elle diminue, on dit que le mouvement est décéléré ou ralenti.
1. Qu'est-ce que la vitesse ?

Tout objet en mouvement a une vitesse.

La vitesse d’un objet en mouvement dépend de la distance qu’il parcourt en un temps donné.

On peut écrire la formule suivante :

 ,
avec :
  • v : la vitesse ;
  • d : la distance parcourue ;
  • t : le temps.
On peut exprimer la vitesse en kilomètres par heure (km/h) c'est-à-dire le nombre de kilomètres qu’un objet parcourt en 1 heure.
Exemple 
Une voiture qui roule à 125 km/h parcourt 125 kilomètres en 1 heure, à condition qu’elle ne change pas sa vitesse.

Pour des vitesses très rapides, on peut utiliser les mètres par seconde (m/s) ou même les kilomètres par seconde (km/s).

2. Ordre de grandeur

Il est important de connaître quelques ordres de grandeurs concernant la vitesse, c'est-à-dire de savoir « à peu près » à quelle vitesse se déplacent certains objets ou corps.

  • Quand on marche, on se déplace à environ 4 km/h.
  • Dennis Kimetto a pulvérisé le record du monde du marathon le 28 septembre 2014 en courant entre le 30e et le 35e kilomètre, à une vitesse moyenne supérieure à 21,09 km/h.
  • Usain Bolt, l’homme le plus rapide du monde court à une vitesse de 44 km/h, c'est-à-dire à peu près la vitesse d’un cheval au galop.
  • Un cheval court au galop à environ 50 km/h.
  • Le guépard est l’animal terrestre le plus rapide, il peut atteindre la vitesse de 110 km/h, c'est-à-dire la vitesse d’une voiture sur l’autoroute.
  • Une voiture peut rouler jusqu’à 130 km/h sur l’autoroute.
  • Un gros avion en plein vol se déplace à environ 1000 km/h.
  • La station spatiale internationale tourne à une vitesse de 27 600 km/h autour de la Terre.
  • Le son se déplace à 340 m/s (soit 1224 km/h).
  • La lumière est l’élément connu se déplaçant à la plus grande vitesse : 300 000 km/s (soit 1 080 000 000 km/h).

Un guépard en pleine course
3. Mouvements uniformes, accélérés et décélérés
a. Les mouvements uniformes

La vitesse ne change pas de valeur au cours du temps. On parle alors de vitesse constante.

Exemple 
L’ISS (station spatiale internationale) tourne autour de la Terre à une vitesse constante de 27 600 km/h, cette vitesse ne change pas.
b. Les mouvements accélérés

La vitesse augmente au cours du temps.

Exemple 
Un avion au décollage a un mouvement accéléré car sa vitesse augmente : elle passe de 0 km/h quand il est à l’arrêt à environ 250 km/h quand il décolle en bout de piste.
 
c. Les mouvements décélérés

On dit aussi mouvements ralentis. La vitesse diminue au cours du temps.

Exemple 
Une coureuse qui a passé la ligne d’arrivée ralentit. Elle perd de la vitesse, on parle de décélération.
 
d. Comment déterminer la nature d'un mouvement ?

On a relevé la vitesse d’un train toutes les 10 minutes.

Voici un tableau qui indique les résultats.

t (min) 0 10 20 30 40
v (km/h) 0 80 100 130 180

Question : le mouvement du train est-il uniforme, accéléré ou décéléré ?

Réponse : le mouvement est accéléré car on voit dans le tableau que la vitesse augmente à chaque nouvelle mesure.

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