Mouvement et interactions en 1ère
Cours complet, points clés à retenir et exercices d'entraînement de mouvement et interactions pour les élèves de 1ère. Conforme au programme officiel.
Réviser notion par notion
Ce que tu vas réviser
- Vecteur vitesse et vecteur accélération
- Lois de Newton : principe d'inertie et 2e loi
- Mouvement dans un champ uniforme
- Force gravitationnelle et force électrique (loi de Coulomb)
Vecteur vitesse et variation
Le vecteur vitesse décrit à la fois la rapidité et la direction du mouvement d'un objet. Il change à chaque instant si l'objet accélère, ralentit ou change de direction.
Exemple
Une voiture qui tourne à un carrefour : même si le compteur affiche 50 km/h, le vecteur vitesse change de direction, donc le mouvement change.
À retenir : Le vecteur vitesse est tangent à la trajectoire et son sens indique la direction du mouvement.
Vecteur accélération et forces
L'accélération mesure la variation du vecteur vitesse dans le temps. Elle peut changer la rapidité (accélérer/freiner) ou la direction du mouvement.
Exemple
Un cycliste qui appuie sur les pédales accélère, un conducteur qui freine décélère, et un virage à vitesse constante crée une accélération dirigée vers le centre.
À retenir : L'accélération est toujours dirigée dans le sens de la variation de vitesse.
Principe d'inertie et repos
Un objet au repos ou en mouvement rectiligne uniforme reste dans cet état tant qu'aucune force n'agit sur lui. C'est la première loi de Newton.
Exemple
Quand une voiture freine brusquement, les passagers sont projetés vers l'avant car leur corps continue son mouvement (inertie) alors que la voiture s'arrête.
À retenir : Sans force, un objet conserve son état de mouvement ou de repos.
Deuxième loi de Newton
La force nette appliquée à un objet est proportionnelle à son accélération. Plus la force est grande, plus l'accélération est importante. Plus la masse est grande, moins l'accélération est importante.
Exemple
Pousser un chariot vide accélère beaucoup plus vite que de pousser le même chariot rempli avec la même force.
À retenir : $F = m \times a$ : la force égale la masse multipliée par l'accélération.
Mouvement dans un champ uniforme
Un objet soumis à une force constante (comme la gravité) suit une trajectoire parabolique. L'accélération reste constante et dirigée dans le sens de la force.
Exemple
Un ballon lancé en l'air suit une courbe parabolique : il monte, ralentit, puis redescend accéléré par la gravité.
À retenir : Dans un champ uniforme, l'accélération est constante et l'objet suit une parabole.
Force gravitationnelle entre masses
Deux objets massifs s'attirent mutuellement avec une force qui dépend de leurs masses et de la distance qui les sépare. C'est la loi de la gravitation universelle.
Exemple
La Terre attire la Lune et la Lune attire la Terre avec la même force, ce qui maintient la Lune en orbite.
À retenir : $F = G \times \frac{m_1 \times m_2}{d^2}$ : la force diminue avec le carré de la distance.
Force électrique et loi de Coulomb
Deux charges électriques s'attirent ou se repoussent avec une force qui dépend de leurs charges et de la distance. Les charges opposées s'attirent, les charges identiques se repoussent.
Exemple
Un ballon frotté sur les cheveux attire les cheveux car il crée une charge électrique qui repousse les électrons des cheveux.
À retenir : $F = k \times \frac{q_1 \times q_2}{d^2}$ : la force électrique suit la même loi que la gravité.
Les points clés
- Le vecteur vitesse est tangent à la trajectoire et change si l'objet accélère ou tourne.
- L'accélération mesure la variation du vecteur vitesse et est toujours dirigée vers la cause de cette variation.
- Sans force, un objet conserve son mouvement : c'est l'inertie.
- La force nette détermine l'accélération selon $F = m \times a$.
- Dans un champ uniforme, l'accélération est constante et la trajectoire est parabolique.
- Les forces gravitationnelle et électrique diminuent avec le carré de la distance.
L'essentiel
Les forces causent les variations de mouvement : elles modifient la vitesse ou la direction selon la deuxième loi de Newton.
Exercices d'entraînement
Entraîne-toi sur ces exercices, puis fais-toi corriger pas à pas par le tuteur.
Exercice 1
Une voiture de masse 1000 kg accélère de 0 à 100 km/h en 10 secondes sur une route rectiligne. Calculez l'accélération moyenne et la force nette appliquée par le moteur (en supposant les frottements négligeables).
Corrige cet exercice avec le tuteur →Exercice 2
Un ballon de 0,5 kg est lancé verticalement vers le haut avec une vitesse initiale de 20 m/s. Décrivez son mouvement et calculez le temps pour atteindre le point le plus haut (g = 10 m/s²).
Corrige cet exercice avec le tuteur →