Ressources · 3ᵉ · Physique
Fiche de révision : Description des mouvements
Vitesse moyenne et vitesse instantanée, vitesse instantanée sur une chronophotographie, vecteur vitesse (point d’application, direction, sens, valeur à l’échelle), nature d’un mouvement d’après ses vecteurs vitesse, graphiques distance-temps et vitesse-temps.
Mouvement : vitesse et vecteur vitesse
Fiche méthode
(Physique 3ᵉ · Mouvement et interactions · Caractériser un mouvement)
La démarche pour tout exercice sur un mouvement
1. Je repère ce qu’on demande : vitesse moyenne ou instantanée, vecteur vitesse, nature du mouvement, lecture d’un graphique.
2. Je convertis : distances en m, durées en s, vitesses en m/s (÷ 3,6) avant une échelle ou une division.
3. Je calcule ou je trace, puis je conclus avec le vocabulaire du cours : trajectoire + évolution de la valeur (« rectiligne ralenti »).
Cas 1 · Vitesse moyenne ou instantanée
Réflexe — à un instant (compteur, radar fixe) → instantanée ; distance ÷ durée (radar tronçon, trajet) → moyenne.
Exemple. Un radar tronçon de 3 km ; une voiture met 2 min pour le parcourir. Vitesse moyenne ?
2 min = 120 s = 120 ÷ 3 600 h ; v = 3 × 3 600 ÷ 120 = 90 km/h.
Attention — une moyenne sous la limite n’empêche pas d’avoir dépassé la limite à certains instants.
Cas 2 · Vitesse instantanée sur une chronophotographie
Réflexe — τ = 1 ÷ f ; distance entre les deux voisines, en m ; division par 2τ, en s.
Exemple. Caméra à 25 images par seconde ; M3M5 = 8 cm. v(M4) ?
τ = 0,04 s, 2τ = 0,08 s ; 8 cm = 0,08 m ; v(M4) ≈ 0,08 ÷ 0,08 = 1 m/s.
Attention — diviser par 2τ, pas par τ ; convertir les cm, mm et ms d’abord.
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Cas 3 · Représenter un vecteur vitesse
Réflexe — flèche qui part de l’objet, le long de la tangente, dans le sens du mouvement ; longueur = valeur ÷ échelle.
Exemple. Un train roule à 108 km/h ; échelle 1 cm ↔ 6 m/s. Longueur de la flèche ?
108 ÷ 3,6 = 30 m/s ; 30 ÷ 6 = 5 cm.
Attention — la direction se lit sur la tangente, le sens sur la pointe de la flèche : on vérifie les deux séparément.
Cas 4 · Nature d’un mouvement d’après les vecteurs vitesse
Réflexe — trajectoire (droite, cercle), puis longueur des flèches (égale, croissante, décroissante).
Exemple. Un point de la roue d’un moulin tourne régulièrement. Son vecteur vitesse est-il constant ?
Non : circulaire uniforme, la longueur reste la même mais la direction tourne.
Attention — vecteur constant = rectiligne uniforme seulement.
Cas 5 · Lire un graphique de mouvement
Réflexe — axe vertical d’abord ; distance-temps : pente = vitesse, palier = arrêt ; vitesse-temps : lecture directe.
Exemple. Distance-temps : 0 m à 0 s, 250 m à 50 s, toujours 250 m à 80 s. Vitesse au début ? Entre 50 s et 80 s ?
250 ÷ 50 = 5 m/s ; puis palier : l’objet est à l’arrêt.
Attention — un palier n’a pas le même sens sur les deux graphiques.
Les pièges
- Prendre la vitesse moyenne d’un trajet pour la vitesse à chaque instant.
- Diviser Mn−1Mn+1 par τ au lieu de 2τ, ou oublier de convertir les cm en m.
- Utiliser une vitesse en km/h avec une échelle en m/s.
- Croire qu’une valeur constante donne un vecteur vitesse constant (virage, cercle).
- Lire un palier de graphique distance-temps comme une vitesse constante.
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