3e · Chapitre 05
Change de référentiel pour voir le même voyageur en mouvement ou au repos, lis une chronophotographie pour reconnaitre un mouvement uniforme, puis calcule une vitesse moyenne avec v = d / t.
L’objet dont on étudie le mouvement s’appelle le mobile; l’objet par rapport auquel on repère ses positions est le référentiel. La description d’un mouvement dépend du référentiel, jusqu’à la trajectoire : la bille lâchée sur le wagon tombe tout droit pour le voyageur (trajectoire rectiligne ), mais décrit une courbe pour qui la regarde du quai (trajectoire curviligne ), car elle avance avec le wagon pendant sa chute.
Ouvrir l’animationUne chronophotographie enregistre les positions du mobile à intervalles de temps réguliers — ici une image par seconde. La vitesse moyenne se calcule en divisant la distance totale par la durée totale : elle ne dit rien de ce qui s’est passé pendant le trajet. Ce sont les intervalles successifs qui révèlent la nature du mouvement : égaux → uniforme, croissants → accéléré, décroissants → ralenti.
Ouvrir l’animationLa vitesse moyenne est la distance parcourue divisée par la durée : v = d ÷ t. Rouler à 8 m/s, c’est parcourir 8 m à chaque seconde : en t secondes, on parcourt d = v × t; pour parcourir d mètres, il faut t = d ÷ v. C’est une seule relation, écrite pour la grandeur cherchée. Un résultat invraisemblable — un coureur à 800 m/s — signale presque toujours une division à l’envers ou une multiplication de trop.
Ouvrir l’animationLe mouvement d'un système dépend du référentiel dans lequel on l'observe. Si la valeur de la vitesse d'un mobile est constante, alors son mouvement est uniforme. Sur une chronophotographie, si les positions sont espacées régulièrement, alors le mouvement est uniforme.
En mécanique, un système dont on étudie le mouvement est appelé un mobile.
L'objet par rapport auquel on repère la position d'un mobile est appelé un référentiel. Dans une description exacte du mouvement, le référentiel d'étude est précisé.
Si la trajectoire d'un mobile est une droite, alors son mouvement est rectiligne dans ce référentiel.
Si la trajectoire d'un mobile est un cercle, alors son mouvement est circulaire dans ce référentiel.
Si la valeur de la vitesse d'un mobile est constante, alors le mouvement est un mouvement uniforme dans ce référentiel.
Lors d'un mouvement uniforme, la chronophotographie présente des positions successives toujours espacées de la même distance. Lors d'un mouvement non uniforme, les distances sont différentes.
Lors d'un mouvement uniforme, la distance parcourue par un mobile en une durée donnée est proportionnelle à la valeur de la vitesse.
Dans un référentiel donné, la vitesse moyenne v d'un mobile est liée à la distance totale d parcourue et à la durée totale t du mouvement.
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