Physique-Chimie · seconde

Chapitre 5 — Description d'un mouvement : trajectoire et vitesse

L'essentiel en 30 secondes

Décrire un mouvement, c'est donner la trajectoire (forme du chemin) et la vitesse d'un objet par rapport $à$ un référentiel choisi. Le mouvement dépend du référentiel : un passager est immobile dans le train mais en mouvement par rapport au quai. La vitesse moyenne se calcule avec $v = d/\Delta t$ . Un mouvement est rectiligne uniforme si la trajectoire est droite et la vitesse constante.

Notions clés

Référentiel: Objet de référence par rapport auquel on étudie le mouvement. Le mouvement décrit dépend du référentiel choisi.
Trajectoire: Ensemble des positions successives occupées par un objet au cours du temps. Elle peut être rectiligne, circulaire, curviligne…
Vitesse moyenne: Rapport de la distance parcourue sur la durée du parcours.
Mouvement rectiligne uniforme: Trajectoire rectiligne et vitesse constante.
Mouvement rectiligne accéléré/décéléré: Trajectoire rectiligne avec une vitesse qui augmente (accéléré) ou diminue (décéléré).
Mouvement circulaire uniforme: Trajectoire circulaire et valeur de la vitesse constante.

Formules

Vitesse moyenne

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

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

Conversion km/h → m/s

v_{\text{m/s}} = \frac{v_{\text{km/h}}}{3{,}6}

Condition : Diviser par 3,6 pour passer de km/h à m/s

A retenir

Le mouvement est RELATIF : toujours préciser le référentiel (terrestre, géocentrique, héliocentrique).
Sur un chronophotographie, si les points sont régulièrement espacés $\to$ mouvement uniforme. Espacement croissant $\to$ accéléré. Décroissant $\to$ décéléré.
La vitesse instantanée se calcule sur un intervalle de temps très court autour de l'instant considéré.

Erreurs classiques

Erreur : Oublier le référentiel quand on décrit un mouvement.

Correction : TOUJOURS préciser « dans le référentiel terrestre » (ou autre). Le mouvement n'a de sens que par rapport à un référentiel.

Erreur : Mélanger km/h et m/s dans un calcul.

Correction : Convertis tout en m et s avant de calculer. Pour passer de km/h en m/s : divise par 3,6.

Erreur : Confondre vitesse moyenne et vitesse instantanée.

Correction : La vitesse moyenne est calculée sur tout le trajet. La vitesse instantanée correspond $à$ un instant précis $(\Delta t$ très petit).

Astuce méthode

Sur une chronophotographie, pour calculer la vitesse entre deux positions : mesure la distance entre deux points consécutifs et divise par l'intervalle de temps entre deux prises de vue.