Physique-Chimie · premiere spe

Chapitre 5 — Description d'un mouvement et forces

L'essentiel en 30 secondes

Un mouvement se décrit par rapport à un référentiel. Le vecteur vitesse est tangent à la trajectoire. On distingue mouvement rectiligne uniforme (v constante), rectiligne uniformément varié (a constante) et circulaire uniforme. Les forces modélisent les interactions : poids, réaction du support, tension, force de frottement. Un bilan des forces est indispensable avant tout raisonnement.

Notions clés

Référentiel: Objet de référence par rapport auquel on étudie le mouvement. Les plus courants : terrestre, géocentrique, héliocentrique.
Vecteur vitesse: Vecteur tangent à la trajectoire, dirigé dans le sens du mouvement, de norme v (en m·s⁻¹).
Vecteur accélération: Vecteur caractérisant la variation du vecteur vitesse au cours du temps.
Forces: Modélisation des actions mécaniques exercées sur un système. Se représentent par des vecteurs (point d'application, direction, sens, norme).

Formules

Poids

\overrightarrow{P} = m \times \overrightarrow{g}

Condition : P en \text{N}, m en \text{kg}, g \approx 9{,}81\;\text{N·kg}^{-1}

Vitesse moyenne

v = \frac{d}{\Delta t}

Condition : v en \text{m·s}^{-1}, d en \text{m}, \Delta t en \text{s}

Vitesse instantanée (approximation)

v_i \approx \frac{M_{i+1}M_{i-1}}{2\,\Delta t}

Condition : Approximation par la méthode des deux points encadrants

Accélération moyenne

a = \frac{\Delta v}{\Delta t}

Condition : a en \text{m·s}^{-2}

A retenir

Le vecteur vitesse est TOUJOURS tangent à la trajectoire.
Le poids s'exerce au centre de gravité, est vertical et dirigé vers le bas.
Toujours commencer par définir le système, le référentiel, puis faire le bilan des forces.

Erreurs classiques

Erreur : Confondre vitesse constante et accélération nulle dans un mouvement circulaire.

Correction : En circulaire uniforme, la norme de v est constante mais le vecteur vitesse change de direction : l'accélération n'est PAS nulle (elle est centripète).

Erreur : Oublier la réaction du support dans le bilan des forces.

Correction : Si l'objet est posé sur un support, il y a toujours une force de réaction normale au support.

Erreur : Donner le poids en kg au lieu de newtons.

Correction : Le poids est une force en $N$ : $P = m \times g$ . La masse est en $kg$ .

Astuce méthode

Pour le bilan des forces, utilise la méthode CRIS : Contact (réaction, frottements, tension) et à distance (gravité = poids). Recense d'abord tous les objets en contact avec le système, puis les interactions à distance.