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
Pour un passager assis dans un bus, son téléphone est immobile : il n'a pas de trajectoire. Pour une personne sur le trottoir, le téléphone se déplace avec le bus : si le bus roule en ligne droite, sa trajectoire est rectiligne.
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 ou ralenti
Un mouvement rectiligne est accéléré quand la vitesse augmente, ralenti quand elle diminue. Si la vitesse varie régulièrement, on parle de mouvement uniformément varié.
Exemple
Une voiture qui démarre au feu vert a un mouvement accéléré ; une voiture qui freine en approchant d'un obstacle a un mouvement ralenti.
À retenir : Mouvement uniforme : vitesse constante. Mouvement accéléré : la vitesse augmente. Mouvement ralenti : la vitesse diminue.
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 (25 m/s), un conducteur parcourt environ 25 m pendant son temps de réaction (1 seconde), puis environ 50 m en freinant sur route sèche. 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 (mouvement uniforme) ; des espacements qui augmentent : mouvement accéléré ; des espacements qui diminuent : mouvement ralenti.
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 : la distance de freinage est proportionnelle au 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 ou ralenti) ; 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 en ligne droite. 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 →