Cours de Physique-Chimie – Seconde

Le mouvement d'un corps se décrit par rapport à un référentiel : sa trajectoire et sa vitesse dépendent de ce choix. La vitesse moyenne vaut v = d/t, et 1 m/s = 3,6 km/h. Dans un mouvement rectiligne uniforme (MRU), la vitesse est constante et la position suit l'équation horaire x = x0 + vt. Dans un mouvement rectiligne uniformément varié (MRUV), l'accélération a est constante : v = v0 + at et x…

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Programme : les chapitres

Chapitre à lire gratuitement : Mouvement et vitesse

1. Référentiel et trajectoire

Un mouvement n'a de sens que par rapport à un référentiel, c'est-à-dire un solide de référence auquel on associe un repère d'espace et une horloge.

Exemple : un passager assis dans un bus roulant de Dakar à Thiès est immobile par rapport au bus, mais en mouvement par rapport à la route.

La trajectoire est l'ensemble des positions successives occupées par le point étudié. On distingue les trajectoires rectilignes, circulaires et curvilignes.

Le mouvement et le repos sont donc relatifs : ils dépendent du référentiel choisi.

2. Vitesse moyenne

Définition : la vitesse moyenne d'un mobile qui parcourt une distance d pendant une durée t est

v = d / t

Unités : le mètre par seconde (m/s) est l'unité du système international ; on utilise aussi le kilomètre par heure (km/h).

Conversion : pour passer de m/s à km/h on multiplie par 3,6 ; pour passer de km/h à m/s on divise par 3,6.

Exemple : 72 km/h = 72/3,6 = 20 m/s.

Exemple : 70 km parcourus en 1 h 10 min (7/6 h) donnent v = 70/(7/6) = 60 km/h.

3. Mouvement rectiligne uniforme

Définition : le mouvement est rectiligne uniforme si la trajectoire est une droite et si la vitesse est constante.

L'équation horaire s'écrit x(t) = x0 + vt, où x0 est la position à l'instant t = 0.

La représentation de x en fonction de t est une droite dont la pente est la vitesse.

Exemple : x = −20 + 5t (en m). À t = 8 s, x = 20 m ; le mobile passe par l'origine à t = 4 s.

Rencontre de deux mobiles : on écrit x1(t) = x2(t) et on résout l'équation.

4. Accélération et mouvement rectiligne uniformément varié

Définition : l'accélération moyenne est a = Δv / Δt (en m/s²).

Un mouvement est rectiligne uniformément varié si l'accélération est constante.

Équations : v = v0 + at ; x = x0 + v0t + at²/2 ; et v² − v0² = 2a(x − x0).

Si a et v sont de même signe, le mouvement est accéléré ; s'ils sont de signes contraires, il est retardé (freinage).

Exemple : une voiture passe de 0 à 30 m/s en 10 s : a = 3 m/s² et elle parcourt 3 × 100/2 = 150 m.

5. Distance de freinage

Pour un véhicule de vitesse initiale v0 qui freine avec une décélération constante de valeur |a|, la distance d'arrêt est d = v0² / (2|a|) et le temps d'arrêt est t = v0/|a|.

Exemple : v0 = 20 m/s et |a| = 5 m/s² donnent d = 400/10 = 40 m et t = 4 s.

Attention : la distance de freinage est proportionnelle au carré de la vitesse ; doubler la vitesse multiplie la distance par 4.

6. Composition des vitesses

Pour un bateau qui remonte un fleuve, la vitesse par rapport à la berge est la différence entre la vitesse du bateau dans l'eau et la vitesse du courant. En descendant, on les additionne.

Exemple : une pirogue de vitesse propre 4 m/s dans un courant de 1 m/s avance à 3 m/s en remontant et à 5 m/s en descendant.

7. Méthode pour le BAC et le devoir

• Convertir toutes les grandeurs en unités du système international avant de calculer.
• Choisir l'origine et le sens positif, puis écrire l'équation horaire de chaque mobile.
• Pour une rencontre, égaler les positions ; pour un arrêt, imposer v = 0.
• Vérifier l'ordre de grandeur du résultat et donner l'unité.