Mouvement et vitesse I. Pour étudier un mouvement

Physique : 2nde
Cours
Chapitre 6 : Mouvement et vitesse
I. Pour étudier un mouvement :
Pour décrire le mouvement d’un objet, il faut :

Choisir un référentiel d’étude : objet pris comme référence.

Connaître sa trajectoire : ensemble des positions successives occupées par le point mobile au cours du
mouvement.

Connaître l’évolution de la vitesse.
II. Différents types de mouvement :
1.
La trajectoire ci-contre est une droite et la distance
parcourue entre chaque point, pendant des durées égales,
est constante, donc la vitesse est constante :
Ce mouvement est rectiligne uniforme.
2.
La trajectoire ci-contre est un cercle et la distance parcourue
Entre chaque point, pendant des durées égales, est constante,
donc la vitesse est constante :
Ce mouvement est circulaire uniforme.
3.
La trajectoire ci-contre est une droite, la distance parcourue
entre chaque point, pendant des durées égales, augmente au cours
du mouvement :
Ce mouvement est rectiligne uniformément varié (accéléré)
4.
La trajectoire ci-contre est une droite, la distance
parcourue entre chaque point, pendant des durées égales,
diminue au cours du mouvement :
Ce mouvement est rectiligne uniformément varié (ralenti ou décéléré).
Point de départ
Point de départ
III. Calcul de la vitesse moyenne :
La vitesse moyenne, notée vm d’un objet est le quotient de la distance parcourue d par la durée de parcours t.
vm =
d
t
Avec



:
vm : vitesse moyenne en mètre par seconde (m.s-1)
d : distance parcourue en mètre (m)
t : durée en seconde (s)
Conversions :
La vitesse est exprimée parfois en kilomètre par heure (km.h -1).
Comment convertir le km.h-1 en m.s-1 et inversement ?
On divise par 3,6
1000
1
1 km.h-1 : 1000 m.h-1 :
m.s-1 :
m.s-1 d’où : km.h-1
m.s-1
3600
3,6
On multiplie par 3,6
Exercice d’application n°1
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VI. Relativité du mouvement : Voir vidéoprojection (animation sur la relativité du mouvement)
Considérons le mouvement du point A situé à la périphérie de la roue d’un vélo animé d’un mouvement varié.
Dans le référentiel terrestre (O, x, y) (lié au sol) le mouvement du point A est un mouvement curviligne varié.
Dans le référentiel (O, x’, y’) lié au vélo le mouvement du point est circulaire varié
y
y’
A
°
O’
x
’
O
x
Conclusions :
Le mouvement d’un point est relatif à un référentiel : c’est la relativité du mouvement.
Il est donc important de préciser le référentiel dans lequel on étudiera le mouvement.
Exercice d’application n°2/3/4/5
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Physique : 2nde
Exercices d’application : Mouvement et vitesse
Exercice 1 :
1. Le premier marathon de New York a eu lieu en 1970 et il fut remporté par l’américain Garie Muhcke en
2 h 31 min 38 s. La distance parcourue lors du marathon est de 42,195 km.
Calculer la vitesse moyenne vm de Garie Muhcke.
2. En 2005, c’est le Kenyan Paul Tergat qui l’emporta en 2h 09 min 30 s.
a) Calculer la vitesse moyenne vm de ce coureur.
b) Si Tergat avait couru pendant le même temps que Muhcke, quelle distante d aurait-il parcouru ?
c) Si Muhcke avait couru à sa vitesse moyenne pendant le temps de Tergat, quelle distance d aurait-il
parcouru ?
Exercice 2 :
A la fête foraine, on se rend au manège des chevaux de bois. Ce manège tourne, vue de dessus, dans le sens des
aiguilles d’une montre. Sur un banc, situé au sol, une maman surveille son enfant qui est monté sur un cheval en bois
du manège.
1. Ce cheval est situé à 2,5 m du centre du plateau. L’enfant effectue un tour de manège en 28 s.
Donnée : Circonférence d’un cercle = 2R
a) Calculer la vitesse moyenne du cheval où est assis l’enfant.
b) Quel est le mouvement de l’enfant dans le référentiel lié au sol ?
Dans le référentiel lié au plateau du manège ?
c) Quel est l’autre nom donné au référentiel lié au sol ?
d) Quel est le mouvement de la mère de l’enfant dans le référentiel lié au sol ?
Dans le référentiel lié au lié au plateau du manège ?
2. Le manège tourne toujours, l’enfant descend de son cheval et décide de rejoindre le centre du manège.
Dessiner la trajectoire de l’enfant observée (vue de dessus) :
a) Dans le référentiel lié au sol.
b) Dans le référentiel lié au plateau.
Exercice 3 :
Le sonar embarqué sur un bateau est orienté vers le fond sous-marin suivant la verticale. Le sonar mesure une
durée de 0,750 s entre l’émission d’un signal et la réception de l’écho (Voir schéma ci-dessous).
La vitesse de propagation du son dans l’eau est de 1500 m.s-1.
En déduire la profondeur h du fond de l’océan à cet endroit.
Sonar
Signal sonore
descendant
Signal sonore
ascendant (Echo)
h
Fond sous-marin
Exercice 4 :
Pierre conduit une voiture à vitesse constante sur une portion d’autoroute rectiligne. Il parcourt 450 m pendant
une durée égale à 9500 ms. Puis, à la même vitesse, il aborde un virage en arc de cercle.
1. Calculer la vitesse de Pierre dans :
a) Le référentiel lié à la voiture.
b) Le référentiel terrestre.
2. Quelle est la trajectoire de Pierre dans chacun de ces deux référentiels ?
3. En déduire la nature du mouvement de Pierre dans chaque référentiel.
Exercice 5 :
Une personne part de Bordeaux pour Paris. Le départ de son train est 8 h 46 min et l’arrivée 12 h 11 min.
1. Quelle est la vitesse moyenne de son train sur ce parcours. Donner le résultat en m.s -1.
2. Pour le retour, elle prend le train de nuit à 21 h 45 min. La vitesse moyenne de ce train est de 140 km.h -1.
A quelle heure arrivera-t-elle à Bordeaux ?
On donne la distance Paris-Bordeaux : 622 km.
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