T1 : Mouvement de translation

T1
2 BAC PROFESSIONNELLE
COMMENT PEUT ON DECRIRE LE MOUVEMENT D’UN VEHICULE ?
OBJECTIFS DU CHAPITRE
• Identifier la nature d’un mouvement.
• Reconnaître une trajectoire.
• Calculer une vitesse moyenne
I REPERE
1° Observation
Lors d’une course, au bord d’une route, un spectateur observe un coureur cycliste se déplacer en ligne droite sur
une distance de quelques mètres.
• Le directeur sportif, qui roule à la hauteur du cycliste et à la même vitesse, voit la valve V de la roue
avant du vélo du coureur décrire un ………………….et le guidon rester ……………….. par rapport à lui.
Le spectateur voit la valve V de la roue avant décrire une ………………… et chaque point du guidon du vélo se
déplacer suivant une …………….
• Le spectateur et le directeur sportif ne voient pas la même chose. Afin de décrire le même phénomène de la même
manière, spectateur et directeur sportif devront choisir un ………………….., c’est-à-dire un repère commun.
Le référentiel du spectateur est lié à la Terre, il est appelé référentiel ……………..
De plus, le spectateur et le directeur sportif devront déterminer avec précision le solide dont ils étudient le
mouvement (le cycliste, la roue avant, la valve…). Ce solide est le système étudié.
L’ensemble des positions prises dans le temps par un point d’un solide en mouvement s’appelle sa ………………
• Pour étudier un mouvement, il sera indispensable d’isoler le système et de choisir un référentiel.
Un point d’un solide en mouvement est repéré par sa position sur sa trajectoire et par l’instant t auquel il atteint
cette position. Il est donc aussi nécessaire de définir une ……………………….. (t = 0) à partir de laquelle le
temps sera décompté.
2° Choix des repères
a) Repère des espaces
Le repère des espaces est lié au référentiel, selon le mouvement, il peut être constitué par :
- un axe : mouvement ..................................................
- deux axes : mouvement ...................................................
- trois axes : mouvement....................................................................................
b) Repère des temps
Le repère des temps est défini par un instant origine ( t = 0) déclenchement du chronomètre et par
une unité : la ........................
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Mouvement rectiligne
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3° Vitesse moyenne – vitesse instantanée
La vitesse moyenne v est égale au quotient de la ......................... parcourue d par la .................... du temps du
parcours t
v = .................... v en m/s, d en m et t en s
La vitesse instantanée se calcule sur un intervalle de temps très petit.
1 m/s = ..........................
Conversion
Exemple : Un train part à 18H05 min de Paris et arrive à 20H20 min à Nantes.
La distance Paris - Nantes : 400 km. Quelle est la vitesse moyenne du train en m/s puis km/h ?
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................
II MOUVEMENT RECTILIGNE UNIFORME
1° Expérience
Un chariot est entraîné sur un rail selon un mouvement rectiligne par la chute d'un objet de poids P. Un
chronomètre commandé par 2 cellules photoélectriques permet de mesurer la durée du parcours effectué.
On mesure le temps à partir de l'instant où la masse tractrice a atteint le sol afin d'avoir un mouvement uniforme.
2° Tableau de mesures
d : distance parcourue par le chariot à partir de l'instant où la masse tractrice a atteint le sol en mètres.
t : temps mis par le chariot pour parcourir la distance x en secondes.
v : vitesse moyenne du chariot en mètres / seconde.
d(m)
t(s)
v(m/s)
0,1
0,25
0,2
0,51
0,3
0,75
0,4
0,98
0,5
1,25
0,6
1,52
0,7
1,75
3° Représentation graphique de la distance en fonction du temps
LP ROMPSAY
Mouvement rectiligne
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2,01
4° Définition
Le mobile est animé d’un mouvement de translation rectiligne uniforme si sa trajectoire est une .................
et si sa vitesse est ................................
III MOUVEMENT RECTILIGNE UNIFORMEMENT VARIE
1° Expérience
L'expérience est la même que pour le mouvement rectiligne uniforme, sauf que la force du poids tracteur continue à
agir pendant toute la durée du mouvement.
2° Tableau de mesures
d(m)
t(s)
v
0,1
0,3
0,6
0,2
0,45
0.9
0,3
0,55
1,10
0,4
0,63
1,26
0,5
0,7
1,4
0,6
0,77
1,54
0,7
0,84
1.68
3° Représentation graphique de la distance en fonction du temps
4° Représentation graphique de la vitesse en fonction du temps
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Mouvement rectiligne
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0,89
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5° Définition d’un mouvement rectiligne uniformément varié
Un mobile est animé d’un mouvement rectiligne uniformément varié si sa trajectoire est une
...................et si sa vitesse v est une fonction .................. et croissante du temps t (accéléré),
décroissante (ralenti).
IV EXERCICES
1° La vitesse de la lumière est de 300000 km/s. Combien de temps met-elle pour nous parvenir du soleil situé à une
distance de 150 millions de km ?
2° Exprimer en km/ h la vitesse du son dans l'air qui est de 340 m/ s.
3° Exprimer en m/s la vitesse suivante : 108 km/.h .
4° Un automobiliste a effectué un trajet dans les conditions suivantes :
- 254 km en 2 heures (autoroute)
- 50 km en 40 minutes (routes nationales)
a) Calculer sa vitesse moyenne sur autoroute v1 puis sur routes nationales v2.
b) Déterminer sa vitesse moyenne v sur l’ensemble du trajet.
5° Un ascenseur permet d’accéder au sommet de l’Atomium en 23 secondes. Sa trajectoire est rectiligne. Le
diagramme ci-dessous représente les variations de la vitesse en fonction du temps au cours d’une montée.
1. Le mouvement de l’ascenseur se décompose en trois phases.
Indiquer la phase pour laquelle le mouvement est uniformément ralenti.
Justifier la réponse.
2. Pour la phase 2 :
a) Déterminer, en m/s, la valeur de la vitesse v ;
b) Déterminer, en seconde, la durée de cette phase ;
c) Calculer, en mètre, la distance d parcourue durant cette phase.
3. Pour la phase 1 :
Indiquer par une phrase la nature du mouvement.
Justifier la réponse.
6° Déterminer la vitesse aux points P1 et P2 sachant que 40 ms séparent 2 traces du générateur d’impulsion.
P0
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P1
P2
P3
P4
P5
Mouvement rectiligne
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7° Une automobile circule sur l'autoroute Nantes -Paris. La distance Paris - Nantes : 500 km.
Elle part de Paris à 8H00.
Déterminer l' heure d'arrivée à Nantes sachant que le conducteur a roulé à 120 km/h pendant 2 heures, qu’il s’est
reposé 20 minutes et qu’il a fait le reste du parcours à 130 km/h.
8° La figure suivante représente les variations de la vitesse
d'un chariot en mouvement rectiligne.
a) Indiquer la nature des 3 phases
v (m/s)
5
b) Déterminer la distance parcourue dans la phase 1
sachant que la formule permettant de calculer cette
distance est : x = Error! a t² avec a = 2,5 m/s²
c) Déterminer la distance parcourue dans la phase 2
0
2
10
14
t(s)
d) Déterminer la distance parcourue dans la phase 3 sachant que la formule permettant de calculer cette distance
est : x = Error! a t² + v0 t avec a = − 1,25 m/s² et v0 la vitesse avant la décélération
9° Un cycliste animé d'un mouvement rectiligne uniforme parcourt 225 m en 18 s.
Calculez sa vitesse en mis et en km/h
Quelle est la distance parcourue par le cycliste en 27 s ?
10° Un automobiliste part de Lille à 8 heures et arrive à Amiens, distant de 120 km, à 9 heures 30 minutes.
Quelle est la durée du trajet?
Quelle est la vitesse moyenne de la voiture ? (en km/h et en mis. )
A 13 heures, en conservant la même vitesse moyenne, l'automobiliste part pour Calais distant de 148 km. À
quelle heure arrivera-t-il ?
11° Sur un chantier, on utilise un monte-matériaux. L’ascension de la benne s’effectue en trois étapes :
- la première étape pendant laquelle le mouvement est uniformément accéléré de 0 s à 8 s ;
- la deuxième étape pendant laquelle le mouvement est uniforme de 8 s à 14 s ;
- la troisième étape pendant laquelle l’arrêt est quasi instantané après 14 s.
Parmi les six diagrammes ci-dessous représentant la vitesse v en m/s en fonction de t en s, un seul décrit la vitesse
de la benne. Indiquer le numéro de ce diagramme.
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