Caractériser un mouvement

Le mouvement des objets

Intuitivement, on observe un mouvement dès lors qu'un objet se déplace, c'est-à-dire qu'il passe d'une position à une autre dans un laps de temps donné et dans un référentiel donné.

Trajectoire

Un objet peut suivre différents types de trajectoires selon son mouvement.

Un objet peut suivre une trajectoire rectiligne, comme un train arrivant en gare. On parle alors d'un mouvement rectiligne.

Un objet peut aussi suivre une trajectoire circulaire, comme celle de la Terre autour du Soleil. On parle alors d'un mouvement circulaire.

Il peut également suivre une trajectoire aléatoire.

Vitesse

La vitesse d'un objet détermine le type de mouvement qu'il effectue.

Si la vitesse est constante, on dit que le mouvement est uniforme. Si la vitesse augmente, le mouvement est accéléré. Si la vitesse diminue, le mouvement est ralenti.

Un objet qui suit une trajectoire donnée (la direction), la parcourt dans un sens, plus ou moins vite.

On peut donc associer à la vitesse une direction, un sens et une valeur.

La vitesse d'un objet

Pour rendre compte de la rapidité d'un objet, on définit la vitesse v de l'objet qui parcourt une distance d pendant un laps de temps t :

$$v=\frac{d}{t}$$

Unités de vitesse

L'unité légale de vitesse est le mètre par seconde (m/s). On utilise souvent une autre unité, le kilomètre par heure (km/h). Pour passer des m/s aux km/h, il faut convertir les données avant de calculer la vitesse.

Une vitesse de 25 m/s équivaut à une vitesse de :

$$v=\frac{\frac{25}{1000}}{\frac{1}{3600}}=90 \mathrm{~km/h}$$

Qualification d'un mouvement par chronophotographie

Pour qualifier un mouvement, nous pouvons étudier une chronophotographie. Il s'agit de marquer les positions d'un mobile à intervalles de temps régulier.

Chronophotographie

Analyse de la trajectoire

La forme de la figure obtenue indique la trajectoire (rectiligne, circulaire ou variable).

Analyse du profil de vitesse

L'espacement des points indique le profil de vitesse :

• Si les points sont toujours espacés de la même manière, le mouvement est uniforme
• Si les points s'éloignent, le mouvement est accéléré
• Si les points se rapprochent, le mouvement est ralenti

La relativité du mouvement

Perspective du voyageur sur le quai

Pour un voyageur sur le quai d'une gare regardant partir un train, le train se déplace alors que lui est immobile.

Perspective du voyageur dans le train

Pour un voyageur assis dans le même train regardant l'autre voyageur sur le quai de la gare, celui-ci se déplace alors que c'est lui qui est immobile.

Concept fondamental

Cette situation reflète la relativité du mouvement : le mouvement dépend du référentiel choisi.