Ressources · 2ⁿᵈᵉ · Physique-Chimie (2nde)
Fiche de révision : Description d'un mouvement
Système, échelles et modèle du point ; trajectoires ; référentiels et relativité du mouvement, vitesses dans une translation ; vitesse moyenne, vecteur déplacement et vecteur vitesse moyenne ; vecteur vitesse sur une chronophotographie ou en Python ; mouvement rectiligne uniforme ou non uniforme.
Mouvement : système, référentiel et vecteur vitesse
Fiche méthode
(Physique-chimie 2de · Mouvement et interactions · Décrire un mouvement)
La démarche pour décrire un mouvement
1. Je nomme le système et je justifie (ou non) le modèle du point en comparant sa taille aux distances parcourues.
2. Je précise le référentiel : terrestre, géocentrique, héliocentrique, ou celui d’un véhicule.
3. Je calcule en m et en s : distance ou vecteur déplacement, puis vitesse ou vecteur vitesse, puis longueur des flèches avec l’échelle des vitesses.
4. Je conclus avec les deux mots (rectiligne, circulaire, curviligne ; uniforme, accéléré, ralenti) et la variation du vecteur vitesse.
Cas 1 · Système, modèle du point, trajectoire
Réflexe — taille ÷ distance très petit → modèle du point justifié ; je cite ce qu’on perd.
Exemple. Une fusée de 50 m de haut monte jusqu’à 400 km d’altitude. Peut-on la modéliser par un point pour décrire cette montée ?
50 ÷ 400 000 ≈ 1 × 10⁻⁴ : la fusée est petite devant la distance parcourue, le modèle du point est justifié.
On perd son orientation et sa rotation sur elle-même.
Attention — le centre et un point du bord d’un objet qui tourne n’ont pas la même trajectoire.
Cas 2 · Changer de référentiel
Réflexe — axe orienté, vitesses signées, v/R = v/R′ + vR′/R.
Exemple. Un ferry avance en ligne droite à 8,0 m·s⁻¹ par rapport à l’eau calme ; un passager court sur le pont, vers l’avant, à 3,0 m·s⁻¹ par rapport au ferry. Sa vitesse par rapport à l’eau ?
Axe dans le sens du ferry : v = 3,0 + 8,0 = 11,0 m·s⁻¹.
Vers l’arrière, on écrirait −3,0 + 8,0 = 5,0 m·s⁻¹.
Attention — on ne compare deux vitesses que dans le même référentiel.
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Cas 3 · Vitesse moyenne et vecteur vitesse moyenne
Réflexe — distance parcourue → vmoy ; positions → vecteur déplacement → vecteur vitesse moyenne.
Exemple. Une joggeuse va de A(0 ; 0) à B(300 ; 400), en m, en 4 min 10 s, par un chemin de 650 m. Comparer vmoy et la norme du vecteur vitesse moyenne.
Δt = 250 s ; AB = √(300² + 400²) = 500 m → norme 500 ÷ 250 = 2,0 m·s⁻¹.
vmoy = 650 ÷ 250 = 2,6 m·s⁻¹ : plus grande, car le chemin est plus long que la corde.
Attention — après un tour complet, le vecteur vitesse moyenne est nul, pas la vitesse moyenne.
Cas 4 · Construire un vecteur vitesse
Réflexe — distance réelle (m) ÷ τ (s) = valeur ; flèche = valeur ÷ échelle des vitesses, de Mᵢ vers Mᵢ₊₁.
Exemple. τ = 0,04 s ; 1 cm du document représente 10 cm ; M₂M₃ = 1,2 cm sur le document ; échelle 1 cm ↔ 1 m·s⁻¹. Tracer le vecteur vitesse en M₂.
Distance réelle : 1,2 × 10 = 12 cm = 0,12 m ; v₂ ≈ 0,12 ÷ 0,04 = 3,0 m·s⁻¹.
Flèche de 3,0 cm partant de M₂, dans la direction et le sens de M₂ vers M₃.
Attention — échelle des longueurs et échelle des vitesses sont deux échelles différentes.
Cas 5 · Nature du mouvement
Réflexe — alignés → rectiligne ; écarts égaux / croissants / décroissants → uniforme / accéléré / ralenti.
Exemple. Points alignés, écarts successifs 3,0 cm ; 2,6 cm ; 2,2 cm ; 1,8 cm, photo prise depuis le sol.
Droite et écarts décroissants à τ constant : mouvement rectiligne ralenti dans le référentiel terrestre.
Vecteur vitesse : même direction, même sens, valeur qui diminue.
Attention — valeur constante sur une courbe ≠ vecteur vitesse constant.
Les pièges
- Dire « il est immobile » sans préciser par rapport à quoi.
- Calculer la vitesse moyenne avec la norme du déplacement au lieu de la distance parcourue.
- Garder des cm et des ms, ou multiplier par 3,6 pour passer des km·h⁻¹ aux m·s⁻¹.
- Confondre l’échelle du document et l’échelle des vitesses.
- Conclure « uniforme » avec des points seulement alignés, ou « vecteur constant » dans un virage.
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