Mouvement et vitesse : descriptions et mesures en 2nde
Cours complet, points clés à retenir et exercices d'entraînement de mouvement et vitesse : descriptions et mesures pour les élèves de 2nde. Conforme au programme officiel.
Réviser notion par notion
Ce que tu vas réviser
- Référentiel et trajectoire d'un objet
- Vitesse moyenne et vitesse instantanée
- Mouvement rectiligne uniforme et accéléré
- Distance d'arrêt et sécurité routière
- Mesures de durées et exploitation de chronophotographies
Référentiel et trajectoire
Le référentiel est le point de vue depuis lequel on observe un mouvement. La trajectoire est le chemin suivi par un objet. Selon le référentiel choisi, la trajectoire peut être différente.
Exemple
Un passager dans un bus voit son téléphone immobile (trajectoire : point fixe). Une personne dehors voit le téléphone se déplacer avec le bus (trajectoire : ligne droite).
À retenir : Un même mouvement peut avoir des trajectoires différentes selon le référentiel choisi.
Vitesse moyenne et instantanée
La vitesse moyenne est la distance totale parcourue divisée par le temps total. La vitesse instantanée est la vitesse à un instant précis, celle affichée par le compteur d'une voiture.
Exemple
Sur un trajet de 120 km en 2 heures, la vitesse moyenne est 60 km/h. Mais à un feu rouge, la vitesse instantanée était 0 km/h.
À retenir : Vitesse moyenne = $\frac{\text{distance totale}}{\text{temps total}}$ en m/s ou km/h
Mouvement rectiligne uniforme
Un mouvement rectiligne uniforme (MRU) est un mouvement en ligne droite à vitesse constante. L'objet parcourt des distances égales en des temps égaux.
Exemple
Une voiture qui roule à 90 km/h sur une autoroute droite sans accélérer ni freiner.
À retenir : En MRU, la vitesse est constante et la trajectoire est une ligne droite.
Mouvement rectiligne accéléré
Un mouvement rectiligne accéléré est un mouvement en ligne droite où la vitesse augmente ou diminue. L'accélération mesure le changement de vitesse.
Exemple
Une voiture qui accélère au démarrage d'un feu vert, ou qui freine en approchant d'un obstacle.
À retenir : L'accélération = $\frac{\text{variation de vitesse}}{\text{temps}}$ en m/s²
Distance d'arrêt et sécurité routière
La distance d'arrêt est la distance parcourue entre le moment où le conducteur voit un danger et l'arrêt complet du véhicule. Elle comprend la distance de réaction et la distance de freinage.
Exemple
À 90 km/h, un conducteur parcourt environ 25 m pendant son temps de réaction (1 seconde), puis 50 m en freinant. Distance d'arrêt totale : 75 m.
À retenir : Distance d'arrêt = distance de réaction + distance de freinage. Elle augmente avec la vitesse.
Chronophotographie et mesures de durées
La chronophotographie est une technique qui prend plusieurs photos d'un objet en mouvement à intervalles réguliers. Elle permet d'étudier le mouvement en mesurant les positions successives.
Exemple
Des photos d'un ballon de basket lancé, prises toutes les 0,1 secondes, montrent comment il monte puis redescend.
À retenir : En chronophotographie, des espacements réguliers entre positions = vitesse constante; des espacements qui augmentent = accélération.
Les points clés
- Le mouvement dépend du référentiel choisi
- La vitesse moyenne et instantanée sont deux concepts différents
- Un MRU a une vitesse constante, un mouvement accéléré a une vitesse qui change
- La distance d'arrêt augmente rapidement avec la vitesse (elle dépend du carré de la vitesse)
- La chronophotographie permet de visualiser et d'analyser les mouvements
L'essentiel
Le mouvement d'un objet dépend du référentiel, et sa vitesse peut être constante (MRU) ou variable (accéléré); la distance d'arrêt est cruciale pour la sécurité routière.
Exercices d'entraînement
Entraîne-toi sur ces exercices, puis fais-toi corriger pas à pas par le tuteur.
Exercice 1
Une voiture roule à 90 km/h sur une route droite. Elle doit s'arrêter en urgence. Le temps de réaction du conducteur est 1 seconde et la distance de freinage est 50 m. Quelle est la distance d'arrêt totale? (Convertis d'abord 90 km/h en m/s)
Corrige cet exercice avec le tuteur →Exercice 2
Sur une chronophotographie, on observe un ballon qui se déplace. Entre les photos 1 et 2 (intervalle 0,2 s), il parcourt 2 m. Entre les photos 2 et 3 (intervalle 0,2 s), il parcourt 2 m aussi. Quel type de mouvement est-ce? Calcule la vitesse.
Corrige cet exercice avec le tuteur →