Chap9 : Décrire un mouvement
I - Amorce d'une étude de mouvement
1) Choix du système
En préambule de toute étude, il faut préciser l'objet que l'on étudie. Cet objet est appelé le système.
2) Choix du référentiel
Après avoir défini le système, il faut préciser le référentiel de l'étude.
Le référentiel est un objet par rapport auquel on choisit de faire l'étude.
Le mouvement du système dépend du référentiel.
Remarque : Assez souvent, le référentiel est la Terre, on parle alors de référentiel terrestre.
3) Choix d'une horloge
Toute étude mécanique nécessite une horloge.
II - Trajectoire d'un point d'un système
1) Choix d'un repère d'espace
Le repère d'espace permet de définir les coordonnées des positions successives des points du système.
- Pour un mouvement à une dimension, le repère est définit par une origine et un axe.
- Pour un mouvement à deux dimensions (mouvement dans un plan), le repère est définit par une origine et deux axes perpendiculaires.
2) De l'étude de l'objet à l'étude d'un point
Par simplification, on réduit souvent l'étude du mouvement d'un système à l'étude de l'un de ces points (en général le centre d'inertie). Cette simplification ne permet pas de connaitre entièrement le mouvement du système.
3) Trajectoire
La trajectoire est une courbe composée de l'ensemble des positions successives du point étudié.
Lorsque la trajectoire est une droite, on parle de trajectoire rectiligne.
Lorsque la trajectoire est une portion de cercle, on parle de trajectoire circulaire.
III - Vitesses d'un point
1) Vecteur vitesse
a - Vecteur vitesse moyenne
Le vecteur vitesse moyenne d'un point entre deux positions M et M' est : \(\overrightarrow{v_{moy}} = \dfrac{\overrightarrow{MM'}}{\Delta t}\)
\(\overrightarrow{MM'}\) est le vecteur déplacement ;
\(\Delta t\) est la durée entre l'instant où le point était en \(M\) et l'instant où le point était en \(M'\).
b - Vecteur vitesse instantané
Pour avoir le vecteur vitesse à un instant donné pour une position \(M\), on prend une distance \(MM'\) ou une durée \(\Delta t\) la plus petite possible.
c - Caractéristiques du vecteur vitesse
Les caractéristiques du vecteur vitesse sont :
- - Direction : tangent à la trajectoire ;
- - Sens : celui du mouvement ;
- - Norme : celle de la vitesse en \(\pu{m*s-1}\)
d - Représentation du vecteur vitesse
Le vecteur vitesse pour une position \(M\) se représente par une flèche que l'on démarre au point \(M\).
La longueur de la flèche dépend de la norme du vecteur vitesse ainsi que de l'échelle de vitesse choisie.
2) Variation du vecteur vitesse
Si la norme du vecteur vitesse est constante, le mouvement est uniforme.
Si la norme du vecteur vitesse varie, le mouvement est non uniforme :
- - Si la norme du vecteur vitesse augmente, le mouvement est accéléré ;
- - Si la norme du vecteur vitesse diminue, le mouvement est décéléré, on dit aussi ralenti.
La direction du vecteur vitesse est en lien avec la trajectoire : si la direction du vecteur vitesse reste la même, le mouvement est rectiligne.
IV - Mouvements
La description d'un mouvement correspond à deux informations :
- - l'information concernant la trajectoire : rectiligne, circulaire ou quelconque ;
- - l'information concernant la variation de la norme du vecteur vitesse : uniforme, accéléré ou ralenti.