
&
I. Cinématique
&
I.5
extrêmement petite ce qui me fournit la dérivée de la vitesse v(t) par rapport au temps t:
dt )t(dv
t)t(v
0t
lim)t(
einstantané
a=
∆
→∆
=
1.6
&
Connaissant x(t), position du mobile à tout instant t, je peux déterminer la vitesse v(t) et
l'accélération a(t) à tout instant, soit par un calcul de pente lorsque les données sont sous
forme graphique, soit par un calcul de dérivée lorsque les données sont sous forme
analytique.
&
1.3 Pour passer de l'accélération à la vitesse, et de la vitesse à la position
Souvent, un problème de dynamique est basé sur la connaissance des forces appliquées à un
mobile. Or, comme une force communique une accélération (que je peux aisément calculer
grâce à Newton: voir chapitre II), la résolution du problème consiste à trouver la vitesse du
mobile à partir de son accélération, puis sa position à partir de sa vitesse. C'est le problème
inverse de celui que j'ai déjà envisagé ci-dessus.
Comment, par exemple, puis-je calculer la position alors que je connais la vitesse au cours du
temps? Pour comprendre, je considère d'abord le problème simple où la vitesse est constante
dans l'intervalle de temps ∆t. Alors, par définition de la vitesse (éq 1.3), j'ai
t.vx
1.7
Donc, dans un graphique où v est porté en fonction de t, l'éq 1.7 me dit que l'espace parcouru
∆x est donné par le calcul de la surface du rectangle de hauteur v et de base ∆t. Par exemple,
je vois dans la fig I.2 que la vitesse vaut 0.54 m/s entre 1.3 s et 4.8 s. Je trouve donc par l'éq
1.7 que l'espace parcouru ∆x vaut (0.54 m/s).(4.8 s-1.3 s) = 1.9 m. Attention, ce résultat ne me
dit absolument pas où le mobile se trouve au temps t = 4.8 s! Tout ce que je sais, c'est qu'il a
parcouru 1.9 m dans l'intervalle de temps 1.3 s à 4.8 s. Si je veux connaître en plus sa position
en ce temps final t = 4.8 s, je dois savoir où le mobile se trouvait au temps initial t = 1.3 s.
Alors seulement, en vertu de l'éq 1.2, je peux trouver sa position finale x
final
= x
initial
+ ∆x.
&
La détermination de la position au cours du temps nécessite la connaissance de la vitesse
au cours du temps et une condition initiale (ou plus généralement, une position à un moment
donné).
&
Ainsi, sachant que x(en t=1.3s) = 3.1 m et ayant calculé ∆x = 1.9 m, je trouve
x(en t=4.8s) = 3.1 m + 1.9 m = 5 m.
Stéphane Swillens - édition 2009