Mouvements uniformes, accélérés et décélérés - Maxicours

Mouvements uniformes, accélérés et décélérés

Prérequis et objectif

Savoir caractériser un mouvement par sa trajectoire et sa vitesse.

Niveau préconisé : 5e

Points clés
  • 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.
  • On peut déterminer si le mouvement est uniforme, accéléré ou ralenti en étudiant des chronophotographies ou des graphiques représentant l'évolution de la vitesse en fonction du temps.
  • La vitesse est aussi caractérisée par sa direction et son sens.
Mouvement Uniforme Accéléré Décéléré
Vitesse Constante Augmente Diminue
Graphique
v = f(t)
Pour bien comprendre
  • Les mouvements rectilignes et circulaires
  • Les mouvements uniformes
1. Différents mouvements : uniforme, accéléré, décéléré

La vitesse d'un objet en mouvement peut être constante (elle ne change pas) ou variable (elle change).

Dans le cas où la vitesse est variable :

  • quand elle augmente, on dit qu'il y a une accélération.
  • quand elle diminue, on dit qu'il y a une décélération.
a. Les mouvements uniformes
Lorsqu'un mouvement est uniforme, 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.
L'ISS
b. Les mouvements accélérés
Lorsqu'un mouvement est accéléré, 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.
Un avion au décollage
c. Les mouvements décélérés
Lorsqu'un mouvement est décéléré, la vitesse diminue au cours du temps. On dit aussi qu'il s'agit d'un mouvement ralenti.
Exemple 
Une coureuse qui a passé la ligne d'arrivée ralentit. Elle perd de la vitesse, on parle de décélération.
Une coureuse sur la ligne d'arrivée
2. Décrire la vitesse d'un mouvement uniforme, ralenti, ou accéléré

On peut déterminer si un mouvement est uniforme, accéléré ou décéléré en observant des chronophotographies ou en relevant la vitesse à l'aide d'un compteur de vitesse et en la reportant sur un graphique qui représente les variations de la vitesse en fonction du temps.

a. Avec des chronophotographies
Les chronophotographies sont des photographies prises à intervalles de temps égaux sur la même pellicule.
Mouvement rectiligne
Un mouvement rectiligne est un mouvement dont la trajectoire est une droite.
Exemples 
Mouvement d’un ascenseur, mouvement d’un tiroir, mouvement d’une voiture sur une ligne droite.

On étudie les chronophotographies d’une voiture en mouvement rectiligne.

  • Mouvement rectiligne uniforme
  • Observations

    Les distances parcourues pendant des intervalles de temps égaux sont égales.

    Conclusions

    La vitesse est constante et le mouvement est uniforme.

    Chronophotographie d'une voiture en mouvement rectiligne uniforme
  • Mouvement rectiligne accéléré
  • Observations

    Les distances parcourues pendant des intervalles de temps égaux sont de plus en plus grandes.

    Conclusions

    La vitesse augmente et le mouvement est accéléré.

    Chronophotographie d'une voiture en mouvement rectiligne accéléré
  • Mouvement rectiligne ralenti
  • Observations

    Les distances parcourues pendant des intervalles de temps égaux sont de plus en plus petites.

    Conclusions

    La vitesse diminue et le mouvement est ralenti.

    Chronophotographie d'une voiture en mouvement rectiligne ralenti
Mouvement circulaire

On étudie la chronophotographie du mouvement de la Lune autour de la Terre.

Observations

Ce mouvement est pratiquement circulaire.

  • Lorsque la Lune s'éloigne de la Terre, de A à B, les distances entre deux positions augmentent.
  • Lorsque la Lune se rapproche de la Terre, de B à C, les distances sont de plus en plus petites.
Conclusions
  • Lorsque la Lune s'éloigne de la Terre, de A à B, le mouvement est accéléré.
  • Lorsque la Lune se rapproche de la Terre, de B à C, le mouvement est ralenti.
Chronophotographie du mouvement de la lune autour de la Terre
b. Avec un graphique qui représente la vitesse en fonction du temps

Pour réaliser un diagramme des vitesses, on note la vitesse de l’objet en mouvement à différents instants à l’aide d’un compteur de vitesse. On reporte en abscisse le temps et en ordonnée les vitesses.

Exemple 
On note la vitesse d’une voiture toutes les minutes pendant 15 min.
Les résultats sont reportés dans le tableau suivant :
Temps (en min) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Vitesse (en km/h) 0 0 10 20 30 40 50 60 60 60 60 60 60 60 50 40 30

Le graphique ci-contre représente la vitesse d’une voiture en fonction du temps.

Quel est le mouvement de cette voiture au cours du temps ?

  • Entre 0 et 7 min , la vitesse augmente : la voiture a donc un mouvement accéléré.
  • Entre 7 et 13 min, la vitesse est constante : la voiture a donc un mouvement uniforme.
  • Après 13 min, la vitesse diminue : la voiture a donc un mouvement ralenti.

Évolution de la vitesse en fonction du temps
3. Direction et sens de la vitesse
a. Cas d'un mouvement rectiligne

Dans le cas d'un mouvement rectiligne, la vitesse a la même direction et le même sens que le mouvement, seule sa valeur change. On la représente donc par des flèches qui ont la même direction et le même sens que le mouvement.

Objet en mouvement rectiligne uniforme

La vitesse (représentée par une flèche rouge) a la même direction et le même sens que le mouvement.

Sa valeur est constante : les flèches sont toutes égales.

Objet en mouvement rectiligne accéléré

La vitesse a toujours la même direction et le même sens que le mouvement.

Sa valeur augmente : la longueur des flèches augmente.

Objet en mouvement rectiligne décéléré

La vitesse a toujours la même direction et le même sens que le mouvement.

Sa valeur diminue : la longueur des flèches diminue.

b. Cas d'un mouvement circulaire

Dans le cas d'un mouvement circulaire, la vitesse est tangente à la trajectoire et dans le sens du mouvement.

Exemples 
La Terre et la Lune

La Lune a un mouvement circulaire uniforme autour de la Terre.

La vitesse est tangente à la trajectoire. Sa valeur est constante : les flèches sont toutes égales.

Bille lâchée dans un pendule de Newton

Mouvement circulaire non uniforme d'une bille qu'on lâche.

La vitesse est tangente à la trajectoire. Sa valeur augmente : la longueur des flèches augmente.

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