La description du mouvement d'un système nécessite de préciser plusieurs données. La trajectoire du système est le plus souvent rectiligne ou circulaire. L'évolution de sa vitesse permet de différencier les mouvements uniforme, accéléré et ralenti. Le mouvement d'un système est relatif : il dépend de l'objet par rapport auquel on l'étudie.
Les caractéristiques d'un mouvement
Décrire le mouvement d'un système consiste à indiquer la nature de la trajectoire, le plus souvent rectiligne ou circulaire, et à analyser l'évolution de sa vitesse. La vitesse d'un système est obtenue en divisant la distance parcourue par l'objet, par la durée de son trajet. Si elle est constante, le mouvement est dit uniforme, si elle augmente, il est dit accéléré et si elle diminue, il est dit ralenti.
Le système
Le système est un corps ou un ensemble de corps dont on étudie le mouvement.
Système
Le système est l'ensemble des corps dont on étudie le mouvement. Pour une étude rigoureuse, il est important de bien le définir.
On s'intéresse au mouvement d'une voiture. Le mouvement n'est pas le même si le système choisi est le véhicule ou une de ses roues.
La trajectoire
La trajectoire d'un objet est la figure ou le chemin qu'il suit pendant son mouvement. Si c'est une droite, la trajectoire est rectiligne et si c'est un cercle, la trajectoire est circulaire.
Trajectoire
La trajectoire d'un objet en mouvement est le chemin suivi par l'objet.
Un objet a une trajectoire rectiligne lorsque le chemin qu'il a suivi forme une ligne droite.
Le mouvement de cette moto est rectiligne.
Un objet a une trajectoire circulaire lorsque le chemin qu'il a suivi forme un cercle.
Les mouvements de la Terre et de Mars autour du Soleil sont (pratiquement) circulaires.
La vitesse
La vitesse d'un système en mouvement est égale au quotient de la distance parcourue par la durée de son trajet. Son unité est le mètre par seconde (m/s) mais elle est aussi souvent exprimée en kilomètre par heure (km/h). On distingue les mouvements uniformes, les mouvements accélérés et les mouvements ralentis.
Le calcul de la vitesse
Vitesse
La vitesse d'un objet est obtenue en divisant la distance parcourue par l'objet, par la durée de son trajet :
v_{(\text{m/s})} = \dfrac{D_{(\text{m})} }{t_{(\text{s})} }
Avec :
- D la distance parcourue par l'objet, exprimée en mètres (m) ;
- t la durée du trajet, exprimée en secondes (s) ;
- v la vitesse de l'objet, exprimée en mètres par seconde (m/s).
Un sprinteur met 12 secondes pour parcourir 100 mètres, sa vitesse est alors :
v = \dfrac{D}{t}
v = \dfrac{100}{12}
v = 8{,}3 \text{ m/s}
On exprime souvent la vitesse en kilomètres par heure (km/h). Dans ce cas :
- La distance D parcourue est exprimée en kilomètres (km).
- La durée t écoulée est exprimée en heures (h).
Une voiture parcourt 134 km en 2 heures, sa vitesse est alors :
v = \dfrac{D}{t}
v = \dfrac{134}{2}
v = 67 \text{ km/h}
Une vitesse en mètres par seconde (m/s) peut être convertie en kilomètres par heure (km/h) en la multipliant par 3,6.
On calcule la vitesse, en kilomètres par heure, d'un véhicule qui se déplace à 25 m/s :
25 \times 3{,}6 = 90 \text{ km/h}
La vitesse du véhicule est de 90 km/h.
Les différents types de mouvements
On distingue les mouvements uniformes, caractérisés par une vitesse constante, accélérés, caractérisés par une vitesse qui augmente et ralentis, caractérisés par une vitesse qui diminue.
Si un objet parcourt des distances égales pendant des durées égales, alors sa vitesse est constante et on dit que son mouvement est uniforme.
Les différentes positions de la moto, séparées par des durées égales, sont espacées par des distances égales. Sa vitesse est constante, son mouvement est donc uniforme.
Si un objet parcourt des distances de plus en plus grandes pendant des durées égales, alors sa vitesse augmente et on dit que son mouvement est accéléré.
Les différentes positions de la moto, séparées par des durées égales, sont espacées par des distances de plus en plus grandes. Sa vitesse augmente, son mouvement est donc accéléré.
Si un objet parcourt des distances de moins en moins grandes pendant des durées égales, alors sa vitesse diminue et on dit que son mouvement est ralenti.
Les différentes positions de la moto, séparées par des durées égales, sont espacées par des distances de plus en plus petites. Sa vitesse diminue, son mouvement est donc ralenti.
La nature du mouvement
Il existe différents mouvements. Pour les décrire, il est nécessaire de nommer la trajectoire suivie par le système et l'évolution de sa vitesse.
Pour décrire le mouvement d'un système, il faut toujours donner deux adjectifs, un pour la trajectoire et un pour l'évolution de la vitesse :
La relativité du mouvement
On dit que le mouvement est relatif : la trajectoire et la vitesse dépendent de l'objet par rapport auquel on étudie le système.
Le mouvement d'un système (sa trajectoire et sa vitesse) dépend de l'objet par rapport auquel on l'étudie.
Dans un train en mouvement, on lâche une balle, sans vitesse initiale, et on observe son mouvement depuis l'intérieur et l'extérieur du train.
Vue depuis l'intérieur du train, la balle a un mouvement rectiligne et accéléré.
Le mouvement étant relatif, il faut toujours préciser par rapport à quel objet on le décrit.
Le mouvement de la balle précédente est rectiligne et accéléré par rapport au train mais pas par rapport au sol.