- Choisir un référentiel et comprendre que le mouvement est relatif.
- Décrire une trajectoire : rectiligne, circulaire ou curviligne.
- Calculer une vitesse avec v = d / t et convertir m/s ↔ km/h.
- Reconnaître un mouvement uniforme, accéléré ou ralenti sur une chronophotographie.
- Distinguer action de contact et action à distance, construire un diagramme objets-interactions.
- Modéliser une action par une force et mesurer sa valeur en newtons (N).
Le mouvement est relatif
Pour décrire un mouvement, on précise d’abord l’objet étudié, puis l’objet par rapport auquel on observe : c’est le référentiel.
Exemple : un passager assis dans un train qui roule est immobile dans le référentiel du train, mais en mouvement dans le référentiel du quai.
La trajectoire
La trajectoire est l’ensemble des positions successives occupées par un point de l’objet au cours du temps.
| Trajectoire | Forme | Exemple |
|---|---|---|
| Rectiligne | une droite | une bille qui roule sur une table plate |
| Circulaire | un cercle | l’extrémité de l’aiguille d’une horloge |
| Curviligne | une courbe quelconque | un ballon de basket lancé vers le panier |
Une chronophotographie montre les positions de l’objet à intervalles de temps égaux : elle permet de voir la trajectoire et de comparer les vitesses.
La vitesse
La vitesse moyenne d’un objet est la distance parcourue divisée par la durée du parcours :
v = d / t
| Grandeur | Symbole | Unité usuelle |
|---|---|---|
| vitesse | v | m/s ou km/h |
| distance | d | m ou km |
| durée | t | s ou h |
Une vitesse se décrit aussi par une direction (la droite selon laquelle l’objet avance) et un sens (vers où il va).
1) Données : d = 1,2 km = 1 200 m ; t = 15 min = 900 s.
2) Relation : v = d / t.
3) Calcul : v = 1 200 / 900 ≈ 1,3 m/s, soit 1,33 × 3,6 ≈ 4,8 km/h.
4) Conclusion : c’est une allure de marche normale.
Uniforme, accéléré ou ralenti
Sur une chronophotographie, les durées entre deux positions sont égales. On compare donc les distances entre deux positions successives :
- distances égales → mouvement uniforme (vitesse constante) ;
- distances qui augmentent → mouvement accéléré ;
- distances qui diminuent → mouvement ralenti.
Choisis un type de mouvement et observe :
Actions mécaniques et interactions
Un objet peut agir sur un autre : c’est une action mécanique. Ses effets : mettre en mouvement, modifier la vitesse ou la trajectoire, ou déformer un objet.
Une action est toujours réciproque : si A agit sur B, alors B agit sur A. On parle d’interaction.
Le diagramme objets-interactions (DOI) résume les interactions : l’objet étudié au centre, les autres objets autour ; un trait plein pour une interaction de contact, un trait pointillé pour une interaction à distance.
DOI d’un ballon posé sur le sol : Terre (à distance, pointillés), sol et air (contact, traits pleins).
Modéliser une action par une force
Pour étudier une action mécanique, on la modélise par une force. Une force est décrite par quatre caractéristiques :
- son point d’application (là où l’action s’exerce) ;
- sa direction (la droite d’action) ;
- son sens ;
- sa valeur, en newtons (N).
Dynamomètre : ici, la valeur lue est 3,5 N.
La valeur d’une force se mesure avec un dynamomètre : un ressort qui s’allonge d’autant plus que la force est grande.
- Le mouvement dépend du référentiel choisi : il est relatif.
- La trajectoire peut être rectiligne, circulaire ou curviligne.
- v = d / t ; 1 m/s = 3,6 km/h.
- Distances égales pour des durées égales : mouvement uniforme ; elles augmentent : accéléré ; elles diminuent : ralenti.
- Actions de contact ou à distance, toujours réciproques ; on les résume dans un DOI.
- Une force : point d’application, direction, sens, valeur en N, mesurée au dynamomètre.
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